在大學(xue)時代裏,很多電子(zi)發燒友都喜歡做(zuò)一些小的電子🌍制(zhi)作,至于電路闆上(shang)的供電方法,7805、7812是當(dang)之無愧的性價比(bi)之王,多快好省!而(er)當我們做的小制(zhì)作出現故障時候(hou)🌈,幾乎沒有人會把(bǎ)電源✏️帶來的影響(xiang)列入考慮範圍,因(yīn)爲大學時候制作(zuo)的東西,大多數電(diàn)路拓撲結構簡單(dan),信号頻率也不高(gao),所以即使電源端(duān)有波動💃,對後面的(de)電路影響也不大(da)。
今(jīn)天的電子電路(比(bǐ)如電子測量儀器(qi)、多媒體産品)的電(dian)平切換速度、信号(hào)複雜度比以前更(gèng)高,同時芯片的封(feng)裝和信号幅💋值卻(què)越來越小,對電源(yuán)波動更加敏感。因(yin)此,電路設計者們(men)比以前會更關心(xīn)電源💜端帶來的💃影(yǐng)響。

以我們ZDS2024示(shi)波器本身爲例,内(nei)部的主電源爲一(yi)個開關🌈電源,主闆(pǎn)上的電源分配網(wang)絡要把這個直流(liu)電源變成各種電(diàn)壓的🔆直流電源(如(rú):+-5V, +3.3V, +12V等等),給CPU以及各個(ge)芯片供電,同時我(wǒ)們的💃風扇也💔是随(sui)時溫度動态的在(zài)變化。CPU、IC和風扇用電(dian)量很大,而且是動(dong)态💞耗電的,瞬🏒時電(diàn)流可能很大,也可(kě)能很小,但是電壓(yā)必須平穩🐅(即紋波(bo)和噪聲必須較小(xiao)),以保🈲持CPU和IC的正常(cháng)工作。這都對電源(yuán)的平穩性提出了(le)很高的🔴要求。
所有的(de)數字示波器都使(shǐ)用衰減器和放大(dà)器來調整⁉️垂直量(liàng)程。設置衰減以後(hou)示波器本身的噪(zao)聲會被放大。因此(ci),測量噪聲時應盡(jìn)可能使用示波器(qì)最靈敏的量程檔(dàng)。但是示波器在🏃♀️最(zuì)靈敏檔下通常不(bú)具有足夠的偏置(zhi)範❗圍可以把被測(cè)直流電壓拉到示(shì)波器屏幕🈲中心範(fàn)圍進行測試,因此(cǐ)通常需要利用示(shi)波器的🏃🏻♂️AC耦🍓合功能(néng)把直流成分濾掉(diao)隻測🌈量AC成分。
基于同(tóng)樣的原因,在電源(yuán)測量中也應該盡(jìn)量使用1:1的探頭而(ér)不是示波器标配(pèi)的10:1的探頭。否則示(shì)波器的噪聲也會(hui)被放大。
探頭帶來的(de)噪聲是在在衰減(jian)器前面耦合進來(lái)的,因此無論衰減(jiǎn)比設置多少,探頭(tou)貢獻的噪聲都是(shì)一定的。但是,在某(mǒu)些不正确的使用(yong)方法下,探頭可🔆能(neng)會帶來額外的噪(zào)聲,一個典型的例(lì)子就是使用長地(di)線。爲了方便測試(shì),示波器的的無源(yuán)🌈探頭通常會使用(yong)10cm左右的鳄魚夾形(xing)🐕式的長地線,但是(shì)這對于電源紋波(bo)的測試卻是不适(shì)用的,特别是闆上(shàng)存在㊙️開關電源的(de)場合。由于開關電(dian)源的♈切換會在空(kong)間産生大量的電(diàn)磁輻🐅射,而示波器(qi)探頭的長地線又(yòu)恰恰相當🧑🏽🤝🧑🏻于一個(gè)天線,所以會從空(kong)間把大的電磁幹(gàn)擾引入測量電路(lu)。一個簡單的驗證(zheng)方法就是把地線(xian)和探頭前端接在(zài)一起,靠近被測電(dian)路(不直接接觸)就(jiu)可能在示波器上(shàng)看到比📱較大的開(kāi)關噪聲。因此測量(liàng)過程中應該使用(yong)盡可能短的地線(xian)。

現在很(hěn)多被測件要求測(cè)量出峰峰值爲幾(ji)毫伏的紋波。這🐆時(shí)候最好用同軸電(dian)纜來進行測量,雖(sui)然同♈軸電纜的阻(zu)抗隻有50歐姆,但是(shi)對于毫偶級别的(de)被測電源來說,負(fù)載影響很小,測試(shì)精度非常高。

最後要注意的一(yī)點是,通常電源測(cè)試都規定了某🐪個(gè)頻率範✂️圍内的紋(wén)波和噪聲,比如20MHz以(yi)内的,而一般示波(bō)器的帶寬都大于(yu)這個要求,因此測(ce)試時可以打開示(shì)波器的帶寬限制(zhi)功能,這對于減小(xiao)高頻噪聲也會有(you)比較好的效果。
- 小結一(yi)下,對于電源紋波(bō)噪聲的測試,通常(chang)需要注意以👨❤️👨下幾(jǐ)點:
- 盡量使用自制的(de)電源測試探頭;
- 盡量(liàng)使用示波器最靈(líng)敏的量程檔;
- 盡量使(shi)用AC耦合功能;
- 探頭的接地線盡(jìn)量短;
