本帖最后由 xygyszb 于 2023-9-16 23:15 编辑
为什么不同人测试出来的噪声和纹波数据差异甚大？如何正确使用示波器测量信号纹波和噪声？ 目录
1. 正确测试电源纹波的重要性？随着开关频率和开关速度的持续增加，应特别注意对电源输入和输出纹波的准确测量。目前还没有行业标准来测量电源输入和输出纹波噪声，测试设置和方法因人而已，这会造成相互间测量数据很严重的偏差。 电源纹波会影响电路的测量精度，工作准确性，纹波也会产生电磁兼容（主要是EMI）问题，因此提前进行电源纹波的准确测量对后续电路测试分析十分重要。 2. 什么是纹波和噪声？波纹和噪声是指在DCDC的直流输入和输出电容器上出现的交流耦合电压信号。 纹波是开关电源对电容充放电而产生的电压波动，它具有较低的峰平均比，发生在基本开关频率，通常被称为均方根(RMS)噪声。纹波因为表征的是输入和输出电容的充放电特征，所以在开关电源的最大负载时会达到最大。纹波电压随着输入和输出电容的增大而降低。 高频噪声是开关电源的开、关而产生的电压毛刺，噪声的重复频率等同开关电源的开关基频，但是噪声峰值频率要比开关基频高的多。噪声的幅值取决于开关电源的拓扑结构、电路的寄生电容电感、PCB布局等。因为噪声的峰值频率很高，所以对于示波器的探头要求，示波器探测设置，示波器表笔架设有很高的要求。 图 1 纹波和噪声示意图 3. 示波器设置？示波器测量到的噪声是纹波和噪声的总和，由于噪声峰值的频率很高，因此示波器表笔探头和地线的回路即使只有几十mm也可能会导致示波器上出现几百mV的噪声。 如下图是一个错误的测试方法。此测量方法最大的误差来源通常来自夹式接地线，因为它是示波器探头的未屏蔽部分。在信号终端和示波器探头的夹持式接地线之间创建的回路就像天线一样工作，在示波器上出现了回路中由电磁辐射引起的电压误差。环路的面积越大，采集到的噪声就越大。 图 2 错误的测量方法 如下图是一个正确的测量方法。减少这种影响的最好方法是使用非常短的和直接的连接到示波器探头。为了减少测量误差，探头的位置应直接放置在输出电容器上，信号和接地连接的总环路面积现在尽可能小，这样噪音可以消除或减少。建议如下： 1) 从示波器探头上取下卡上接地线和探头卡子适配器，提供进入金属接地导线的通道。 2) 使用示波器配套的接地弹簧接到输出电容器的接地端。 注意：示波器一般都会配接地弹簧，如果没有的话，可以使用大直径的镀锡铜线在表笔上缠绕几周后接到电容器的输出端，也可以实现相同的效果。 3) 将示波器探头的探头尖端连接到输出电容器的输出端子（VOUT）上，在这种情况下，针尖与DC/DC转换器的输出节点接触。这样输出信号和接地连接的总环路面积就会变得非常小。 图 3 正确的测量方法 4. 测试效果差异？如下图所示，表笔2是错误的测量方法，表笔3是正确的测量方法。通过表笔2测量发现了显著的高频噪声和振铃，但是与表笔1的开关频率并不一致。通过表笔3并未发现有噪声上升。因此示波器的测量方法、设置对于测试结果的影响非常大，正确的测试和设置方法对于噪声的准确测量十分的关键。 图 4 不同方法测试出来的噪声 注意：示波器一般都具备20MHz带宽限制功能，打开20MHz带宽限制，可以过滤掉无源探头上产生的不必要的共模噪声。不过这个并不是绝对的，当遇到高频EMI噪声问题时，20MHz带宽限制是需要关闭的。
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