電源的紋波與噪聲介紹

紋波是電源的核心指標，如何降低電源的紋波噪聲是大多數(shù)用戶都關(guān)心的問題，一方面是從電源設(shè)計、外部電路做方案改進，另一方面則要有一個更準確更合適的測試紋波噪聲的方法。

電源的紋波與噪聲介紹

紋波和噪聲即：直流電源輸出上疊加的與電源開關(guān)頻率同頻的波動為紋波，高頻雜音為噪聲。具體如圖1所示，頻率較低且有規(guī)律的波動為紋波，尖峰部分為噪聲。

圖1 電源紋波噪聲

不規(guī)范的紋波測試

示波器中接入一個3.3V的電源信號，探頭檔位使用X10檔，進行電源紋波的測量，點擊【Auto Setup】之后，經(jīng)過調(diào)解水平時基，垂直檔位和垂直偏移，可以得到如下圖2所示。

圖2 不規(guī)范紋波測試 從圖中可以看出，所測的波形夾雜著許多的噪聲和雜波，直流、交流波形混在一起，沒辦法清晰的觀察紋波，導致無法準確的測量紋波的值。很多工程師測量紋波出現(xiàn)這種情況是因為沒有使用規(guī)范的紋波測量方法。

規(guī)范的紋波測試方法

1.探頭要選擇合適的檔位，如果電壓比較大，或者對帶寬要求比較高的情況下可使用X10檔，普通情況下建議使用X1檔，避免不必要的噪聲衰減影響紋波的測量。

圖3 探頭檔位選擇 2.紋波屬于是交流成分，所以“通道耦合”方式可使用“交流”方式，限制直流信號的輸入，如圖4所示。3.可適當?shù)氖褂谩皫捪拗啤惫δ?，可選擇“20MHz”帶寬限制，將不必要的高頻噪聲濾除，如圖4所示。

圖4 通道界面參數(shù)設(shè)置 4.因為測試環(huán)境中會有很多EMI(電磁干擾)，示波器為高阻設(shè)備，會將EMI信號引入測試結(jié)果，造成測量結(jié)果偏大。正確的測量方式應該是采用接地彈簧進行接地以便減小電磁干擾的引入。用接地彈簧和用鱷魚夾接地對比圖如下所示：

圖5 接地方式對比 5.觸發(fā)方式可以選用邊沿觸發(fā)，觸發(fā)模式選擇Auto/Normal均可。6.適當調(diào)整水平時基，垂直檔位和垂直偏移，使波形信號在屏幕中央以較好的效果顯示，具體捕獲的紋波如下圖6所示。

圖6 紋波捕獲 正確的紋波測量方式可以清晰的捕抓到正確的紋波，減少了不必要的噪聲和雜波對紋波的影響，測試結(jié)果就是一條干凈的紋波，在這樣的基礎(chǔ)上進行電源紋波測量，可以更精確的測量紋波的值，進而更準確估測電源質(zhì)量。 7.測量分析。紋波測試一般以峰峰值來表示，可以使用【measure】進行自動測量，ZDS系列示波器支持51種真正意義的參數(shù)測量統(tǒng)計功能，基于全存儲深度的基礎(chǔ)上測量紋波的參數(shù)，或者也可以使用“一鍵光標”進行手動測量，如下圖7所示。

圖7 結(jié)果分析 從測量中可以看到，本次電源紋波的峰峰值為18mv，Intel在ATX12V規(guī)范中規(guī)定，+12V輸出紋波峰峰值不得超過120mv，+3.3V與+5V紋波峰峰值不得超過50mv，紋波越小電源質(zhì)量就越高。

三步完成紋波噪聲測試辦法

ZDS5054A示波器具備功能完善的電源分析功能，可以非常方便地測量電源輸出紋波、噪聲。

第一步：選擇合適的檔位探頭后，點擊【Auto Setup】一鍵捕獲波形信號;

第二步：點擊【通道1】進入通道界面，將通道耦合方式改為【交流】;

第三步：打開電源分析功能，選擇【輸出紋波】，測試類型可以選擇“紋波”和“噪聲”兩種，截止頻率濾除高頻成分得到紋波的主要成分，如下圖8會自動測試出紋波測量結(jié)果。

圖8 紋波自動測試功能 注：測量結(jié)果表格中有 4 個項目： 紋波/噪聲電壓：濾波后的電壓有效值; 最大峰值：濾波后的電壓最大峰值; 最小峰值：濾波后的電壓最小峰值;

頻率：濾波后信號的頻率。