示波器在测试电源纹波/噪声上的应用

2014-08-26 11:58:49来源: eefocus 关键字:SIGLENT  电源纹波  测试测量  SDS2000系列
测量方法
测量纹波/噪声首先必须知道正确的测量方法,很多工程师拿数字示波器测量出来几百mV的纹波/噪声值,和参数规格一比,完全差了几十的倍数这个肯定是测量方式不正确造成。


以下几点会影响到电源纹波/噪声测量的准确性:
1,示波器的底噪和量化误差
2,使用衰减因子大的探头测量小电压
3,探头的GND和信号两个探测点的距离过大
4,示波器通道的设置(50Ω和1MΩ,直流耦合还是交流耦合)
1    对仪器的要求


示波器参数要求:
支持带宽限制或数字滤波功能:一般示波器都支持20MHz带宽限制,也有更为高级的全带宽限制功能,如:SDS2000系列阻抗要求50欧和1M欧可选。


在芯片端的电源和地阻抗通常是毫欧级别的,高频的电源噪声从同轴电缆传输到示波器通道后,当示波器输入阻抗是50欧时,同轴电缆的特性阻抗50欧与通道的完全匹配,没有反射;而通道输入阻抗为1M欧时,相当于是高阻,根据传输线理论,电源噪声发生反射,这样,导致1M欧输入阻抗时测试的电源噪声高于50欧的。


探头要求:
为了使接地线尽量短,可以为探头配置测试短针,或者自制短接地线:去除探头接地线套,用金属丝自行绕制接地短线,推荐五类线中铜丝,强度适中。也可以用焊锡丝、铝丝等。


选择1X无衰减档位,一般无源探头在1X档位时,其带宽限制在6MHz/10MHz带宽,如此在前端可有效滤除高频纹波/噪声的干扰,减小纹波/噪声测量影响。如选用10X档位,不但无滤波作用,而且对纹波/噪声信号衰减严重,会增加观察难度。


下面以鼎阳公司的SDS2000为例,进行常规测量所采用的正确操作步骤:
1.打开SDS2000的带宽限制功能,限制示波器带宽为20MHz,目的是避免数字电路的高频纹波/噪声影响测量,尽量保证测量的准确性;同时阻抗选择50Ω。
2.设置耦合方式为交流耦合,避免因为直流信号过大示波器显示不出纹波/噪声信号,方便测量(以更小档位来仔细观测纹波/噪声,不关心直流电平);在DC耦合下,在量程2mV甚至更小时,有些示波器的偏置电压不够。鼎阳SDS2000示波器的电压偏移范围如下,
3.保证探头接地尽量短,如果探头和地距离较远就会有很多的EMI噪声辐射到探头的信号回路中,如图一所示,示波器观察的波形包括了其他的信号分量导致测试结果错误。因此要尽量减小探头的信号与地的探测点的间距,减小环路面积。(测量纹波/噪声动辄上百mV的主要原因就是接地线太长),可以拆除探头的接地线和外壳,露出探头地壳,将接地线缠绕在探头地壳上,这一可以有效的保证接地线长度小于1cm;(这是重点,本来纹波/噪声就为小信号,接地线过长产生的电感效应会对测量产生较大的纹波/噪声干扰)
 



2    实际测试一个纹波/噪声信号:
测量一个直流电源的纹波/噪声,如下图:  
 


首先用高阻测试纹波/噪声,如图3;
 


其次用50Ω测试纹波/噪声,如图4;
 


在测试中我们发现:如果使用1倍衰减的探头测试,当示波器通道输入为1M欧姆时,通常其测出的电源噪声大于50欧姆输入阻抗的。因为高频的电源噪声从同轴电缆传输到示波器通道后,当示波器输入阻抗为50欧姆时,同轴电缆的阻抗50欧姆与通道的完全匹配,无反射;当输入阻抗为1M欧姆时,即高阻时,电源噪声会发生反射,这样就会导致1M欧姆测试的噪声大于50欧姆的。
所以,测量小电源噪声时,推荐使用50欧姆的输入阻抗。

关键字:SIGLENT  电源纹波  测试测量  SDS2000系列

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0826/article_9373.html
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