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示波器測(cè)量電源紋波與噪聲技術(shù)


時(shí)間:2015-12-04 作者:五五
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 當(dāng)前的電子電路(比如電子測(cè)量?jī)x器、多媒體產(chǎn)品)的電平切換速度、信號(hào)復(fù)雜度比以前更高,同時(shí)芯片的封裝和信號(hào)幅值卻越來越小,對(duì)電源波動(dòng)更加敏感。因此,電路設(shè)計(jì)者們比以前會(huì)更關(guān)心電源端帶來的影響。
       以ZDS2024示波器本身為例,內(nèi)部的主電源為一個(gè)開關(guān)電源,主板上的電源分配網(wǎng)絡(luò)要把這個(gè)直流電源變成各種電壓的直流電源(如:+-5V, +3.3V, +12V等等),給CPU以及各個(gè)芯片供電,同時(shí)我們的風(fēng)扇也是隨時(shí)溫度動(dòng)態(tài)的在變化。CPUIC和風(fēng)扇用電量很大,而且是動(dòng)態(tài)耗電的,瞬時(shí)電流可能很大,也可能很小,但是電壓必須平穩(wěn)(即紋波和噪聲必須較小),以保持CPUIC的正常工作。這都對(duì)電源的平穩(wěn)性提出了很高的要求。
       所有的數(shù)字示波器都使用衰減器和放大器來調(diào)整垂直量程。設(shè)置衰減以后示波器本身的噪聲會(huì)被放大。因此,測(cè)量噪聲時(shí)應(yīng)盡可能使用示波器最靈敏的量程檔。但是示波器在最靈敏檔下通常不具有足夠的偏置范圍可以把被測(cè)直流電壓拉到示波器屏幕中心范圍進(jìn)行測(cè)試,因此通常需要利用示波器的AC耦合功能把直流成分濾掉只測(cè)量AC成分。
基于同樣的原因,在電源測(cè)量中也應(yīng)該盡量使用11的探頭而不是示波器標(biāo)配的101的探頭。否則示波器的噪聲也會(huì)被放大。
       探頭帶來的噪聲是在在衰減器前面耦合進(jìn)來的,因此無論衰減比設(shè)置多少,探頭貢獻(xiàn)的噪聲都是一定的。但是,在某些不正確的使用方法下,探頭可能會(huì)帶來額外的噪聲,一個(gè)典型的例子就是使用長(zhǎng)地線。為了方便測(cè)試,示波器的的無源探頭通常會(huì)使用10cm左右的鱷魚夾形式的長(zhǎng)地線,但是這對(duì)于電源紋波的測(cè)試卻是不適用的,特別是板上存在開關(guān)電源的場(chǎng)合。由于開關(guān)電源的切換會(huì)在空間產(chǎn)生大量的電磁輻射,而示波器探頭的長(zhǎng)地線又恰恰相當(dāng)于一個(gè)天線,所以會(huì)從空間把大的電磁干擾引入測(cè)量電路。

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