紋波是電源的核心指標(biāo)，但如何準(zhǔn)確測量紋波確實一個被廣泛忽略的問題。也許您認(rèn)為不就是示波器交流耦合，然后把探頭點在電源上嘛？事實遠(yuǎn)非如此，本文為您呈現(xiàn)紋波測試的正確方式。

探頭的選擇

在十幾年前，很多公司的電源測試標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的規(guī)定，要求使用1:1 探頭進(jìn)行測量。因為這種探頭不會損失示波器的測量檔位，比如示波器原來最小檔位是2mv/div，使用1:1探頭就仍然可以通過這個檔位測量紋波，即可以準(zhǔn)確測量出10mv以內(nèi)的紋波。但是由于這種探頭的帶寬只能做到6MHz左右，所以隨著開關(guān)電源頻率的提升，這種探頭便不再適合使用。

目前常用的電源測量探頭是10:1無源探頭、100:1無源探頭、高壓差分探頭。探頭的選擇上首先要考慮電壓范圍，被測電壓不要超出探頭允許的范圍。比如說一般的10:1的無源探頭，其低頻耐壓值是300VRMS，且隨著頻率的升高而降低。如圖1所示。使用之前要測量信號的電壓范圍在此范圍內(nèi)。否者將無法進(jìn)行正確的測量。

圖1  10:1無源探頭輸入額定電壓曲線

除此之外，還需要考慮探頭衰減比對底噪的放大，從而判斷信號的真實有效部分。采用探頭測量時的示意圖如圖2所示，其中Gn1是虛擬的一個噪聲源，表示示波器的本低噪聲，而Gn2表示探頭的本底噪聲。由于信號經(jīng)過了探頭的衰減，為了還原真實信號的大小，示波器內(nèi)部會對信號再進(jìn)一步放大，而此時Gn1和Gn2也就跟著被放大，其放大倍數(shù)就是衰減比的倒數(shù)。所以衰減倍數(shù)越大，其測量系統(tǒng)的本底噪聲也就被放大的越多。

圖2  底噪放大示意圖

例如使用500：1高壓差分探頭進(jìn)行測量，示波器本底噪聲是1mv，探頭噪聲為為1mv，這樣累加噪聲是2mv，再經(jīng)過500倍的放大，其本底噪聲就達(dá)到了1V。此時就需要考慮，1V的噪聲是否在允許范圍內(nèi)。如果您的被測系統(tǒng)紋波本身也就只有1V或者更小，那1V的噪聲顯然是不允許的。

接地方式的選擇

傳統(tǒng)的使用習(xí)慣上，示波器的接地方式就是那根長長的接地夾線。如圖3所示，這種接地方式，確實是一種簡單方便的接地方式，但是卻并不是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、?zhǔn)確的接地方式。

圖3  接地夾線示意圖

由于地夾線比較長，其會形成一個寄生電感Lgnd，隨著夾線的增長，這個電感也會增大，而這個回路電感會和示波器探頭的輸入電容Cin產(chǎn)生諧振。這就導(dǎo)致示波器的幅頻特性變得不平坦，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。其等效電路如圖4所示：

圖4  接地夾線等效電路圖

但是這還不是接地夾線最致命的。開關(guān)電源，隨著開關(guān)管的開合，不僅僅產(chǎn)生了電源紋波，同時也產(chǎn)生了很多電磁干擾，通過空間進(jìn)行輻射，而這部分輻射就會被接地夾線與探頭形成的線圈給接收到，再加上示波器是高阻輸入的，就導(dǎo)致這部分信號對測量的干擾非?？捎^。電磁干擾雖然也可以說是電源的一項參數(shù)，但是這部分信號是無法通過示波器探頭來進(jìn)行準(zhǔn)確測量的，測量出來的值是毫無意義的。