當(dāng)前位置:首頁 > 模擬 > 模擬
[導(dǎo)讀]對于同一個電源,使用不同的示波器測量紋波和噪聲值總是有些差異。甚至使用不同的探頭也會影響測量結(jié)果。是什么原因呢?

一、紋波和噪聲的區(qū)別

紋波

由于開關(guān)電源的開關(guān)管工作在高頻的開關(guān)狀態(tài),每一個開關(guān)過程,電能從輸入端被“泵到”輸出端,在輸出電容上形成一個充電和放電的過程,從而造成輸出電壓的波動,而且此波動的頻率與開關(guān)管的開關(guān)頻率相同,這個波動就是輸出紋波,是疊加在輸出直流上的交流成分,紋波的幅值是該交流成分的波峰與波谷之間的峰峰值。

噪聲

噪聲是開關(guān)電源自身產(chǎn)生一種高頻脈沖串,由發(fā)生在開關(guān)導(dǎo)通與截止瞬間產(chǎn)生的尖脈沖所造成,噪聲的頻率比開關(guān)頻率高的多,噪聲電壓的大小很大程度上與開關(guān)電源的拓撲、變壓器的繞制、電路中的寄生參數(shù)、測試時外部的電磁環(huán)境以及PCB的布線設(shè)計有關(guān)。

 

基于此,紋波和噪聲的區(qū)分就很好理解了。下面開始討論測量。

二、不同示波器測試結(jié)果相差的原因

如果不同示波器之間的差別很大,一般是如下幾個原因:

1、 未使用20M帶寬限制

不同的帶寬引入的噪聲值不同,噪聲值會直接影響Pk-Pk值測量。

2、 未使用接地彈簧

探頭的長地線與探針在電路板接觸處所形成的環(huán)太大,很容易將空間中的大量電磁干擾引入測量電路。

3、 探頭頻率補償未校正

探頭本身在為補償良好狀態(tài),幅值測量本身不準(zhǔn)。

需要注意的是:

一定不能單純以哪個品牌或者型號的測量結(jié)果作為標(biāo)榜去標(biāo)定,認(rèn)為一定是某品牌是對的、某型號是對的、某示波器很貴所以是對的,這些測量心態(tài)都是不可取的。測試結(jié)果在一定范圍內(nèi)出入是十分正常的,畢竟示波器只有8位的ADC,垂直分辨率較差,另外不同示波器的幅頻響應(yīng)曲線也略有不同。

三、測量過程中的一點反思

這個時候讓人不禁發(fā)問:為什么非要20M帶寬限制呢?有什么科學(xué)根據(jù)么?

這個20M是早期示波器為了避免電源輸出受高頻干擾過大,來設(shè)計的簡易硬件濾波電路。如果要深究,個人認(rèn)為20M只能是一個經(jīng)驗值,而并非理論值了。

四、用更準(zhǔn)確的方式測量紋波噪聲

目前新型的數(shù)字示波器功能越來越強,我們不必要一定把自己的思路限制在20M的框架限制里,可以直接通過數(shù)字濾波的方式,來得到更準(zhǔn)確的信號。一般需要使用示波器的三個功能:FFT、數(shù)字濾波器、統(tǒng)計測量

(1) FFT運算功能。

通過FFT運算,可以有效地分析波形的頻域特性,直觀地查看到波形中存在的各個頻率分量的功率、有效值、相位等特性,有效地應(yīng)用在分析被測系統(tǒng)中的諧波分量和失真、電源信號中的噪聲特性等場合。ZDS2000系列示波器標(biāo)配4Mpts的FFT,在1GSa/s的FFT等效采樣率下頻率分辨率仍能精細到250Hz,可準(zhǔn)確快速的分析信號干擾來源。

(2) 數(shù)字濾波器功能。

它是使用IIR或FIR數(shù)字濾波器,對被測信號進行數(shù)字濾波。通過較少的計算量,可以使通帶內(nèi)具有很好的平坦度、阻帶內(nèi)有足夠的衰減和足夠小的阻帶紋波。ZDS2024示波器標(biāo)配的IIR數(shù)字濾波功能可選擇高通或低通濾波,截止頻率可選擇100Hz到100MHz的寬調(diào)節(jié)范圍。如下圖1所示,是ZDS2024示波器在設(shè)置歸一化截止頻率為0.08的低通巴特沃斯濾波器的幅頻響應(yīng)曲線:

 

圖1 低通濾波器的幅頻響應(yīng)曲線

(3) 自動測量功能。

不僅可以測量通道源的波形,還可以測量經(jīng)過數(shù)學(xué)運算或者數(shù)字濾波后的波形。ZDS2000系列示波器標(biāo)配的“真正意義”的參數(shù)測量統(tǒng)計會把屏幕上捕獲的所有波形進行測量統(tǒng)計,得出當(dāng)前值、最大值、最小值和平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、測量次數(shù)。用戶通過觀察統(tǒng)計最大值和最小值可快速了解波形中可能存在的異常,通過觀察平均值、標(biāo)準(zhǔn)差可快速評估信號特性。

2、各個功能的典型用途

Ø FFT功能:可以有效地分析信號中的噪聲的頻域范圍;

Ø 數(shù)字濾波功能:可以有效地過濾信號中的噪聲成分;

Ø 自動測量功能:可以用于測量經(jīng)過數(shù)學(xué)運算或者數(shù)字濾波后的波形的各個參數(shù)指標(biāo)。

如上所述,我們已經(jīng)無形中就將“FFT + 數(shù)字濾波 + 自動測量”組合成了一個可用于定位噪聲、減少噪聲、波形測量的利器,可有效地用于存在干擾的被測信號的干擾定位和快速測量。下面,我們就用這個利器來解決一個經(jīng)常會遇到的信號測量的問題。

當(dāng)我們在測量某些正弦小信號時,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)紋波信號會夾雜很多的高次諧波和噪聲干擾,造成波形不能有效觸發(fā),更重要的是測量結(jié)果誤差很大。波形如下圖2所示:

 

圖2帶干擾的原始波形

下面,我們就看如何使用運用三大功能的組合來解決這個問題,具體步驟如下所示:

Step1:定位噪聲范圍

使用FFT運算功能,得到該波形的頻域特性,分析波形的噪聲干擾范圍,從而定位噪聲范圍。

 

圖3示波器FFT頻譜分析圖

由上圖3可知,F(xiàn)FT測得的波形的基頻是357Hz(由于當(dāng)前FFT的頻譜分辨率為35.7Hz),干擾的噪聲信號的頻率范圍都是大于1KHz。

Step2:信號濾波

使用數(shù)字濾波器功能。由于需要將高頻率信號過濾掉,因此在數(shù)字濾波菜單中選擇低通濾波模式,然后將截止頻率設(shè)為1KHz,將大于1KHz的頻率信號進行低通濾波衰減。

濾波后效果如下圖4所示:

 

圖4經(jīng)過數(shù)字濾波后的波形圖

Step3:參數(shù)測量

對于數(shù)字濾波后的波形,可以使用自動測量功能,對濾波后的波形的電壓、時間、計數(shù)等測量項進行測量。如下圖5所示,電壓方面,原始波形的峰峰值(Pk-Pk)為700mV,而數(shù)字濾波后波形的峰峰值為357mV,測量更加準(zhǔn)確。時間方面,原始波形的頻率測量值(Freq)為1.127kHz,波動很大,而數(shù)字濾波后波形的頻率值為355.2Hz,波動非常小。

 

圖5原始波形與數(shù)字濾波波形的測量結(jié)果對比

ZDS2000示波器有4Mpts FFT運算、數(shù)字濾波功能、51種“真正意義”的自動測量統(tǒng)計這三大功能,如果能夠靈活地組合使用,將會使各個功能發(fā)揮到極致,能極大地提高工作的效率。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉