测试测量关键基础之示波器(二)

2015-04-27 12:12:02   来源:eefocus   

关键字: 示波器  测试测量

  一、基于示波器的电源纹波的测试

  1、什么叫纹波?

  纹波(ripple)的定义是指在直流电压或电流中,叠加在直流稳定量上的交流分量。

  它主要有以下害处:

  1.1.容易在用电器上产生谐波,而谐波会产生更多的危害;

  1.2.降低了电源的效率;

  1.3.较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生,导致烧毁用电器;

  1.4.会干扰数字电路的逻辑关系,影响其正常工作;

  1.5.会带来噪音干扰,使图像设备、音响设备不能正常工作

  2、纹波、纹波系数的表示方法

  可以用有效值或峰值来表示,或者用绝对量、相对量来表示;

  单位通常为:mV

  一个电源工作在稳压状态,其输出为12V5A,测得纹波的有效值为10mV,这10mV就是纹波的绝对量,而相对量,即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。

  3、纹波的测试方法

  3.1.以20M示波器带宽为限制标准,电压设为PK-PK(也有测有效值的),去除示波器控头上的夹子与地线(因为这个本身的夹子与地线会形成环路,像一个天线接收杂讯,引入一些不必要的杂讯),使用接地环(不使用接地环也可以,不过要考虑其产生的误差),在探头上并联一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容,用示波器的探针直接进行测试;如果示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50Ω同轴电缆方式测量。

  4、开关电源纹波的主要分类

  开关电源输出纹波主要来源于五个方面:

  4.1.输入低频纹波;

  4.2.高频纹波;

  4.3.寄生参数引起的共模纹波噪声;

  4.4.功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;

  4.5.闭环调节控制引起的纹波噪声。

  5、电源纹波测试

  纹波是叠加在直流信号上的交流干扰信号,是电源测试中的一个很重要的标准。尤其是作特殊用途的电源,如激光器电源,纹波则是其致命要害之一。所以,电源纹波的测试就显得极为重要。

  电源纹波的测量方法大致分为两种:一种是电压信号测量法;另一钟是电流信号测量法。

  一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源,都可以用电压信号测量法。而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。

  电压信号测量纹波是指,用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。对于恒压源,测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号。对于恒流源的测试,则一般是通过使用电压探头,测量采样电阻两端的电压波形。整个测试过程中,示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。

  所用的仪器是:配有电压测量探头的TDS1012B示波器。

  测量之前需要进行如下设置。

  1.通道设置:

  耦合:即通道耦合方式的选择。纹波是叠加在直流信号上的交流信号,所以,我们要测试纹波信号就可以去掉直流信号,直接测量所叠加的交流信号就好。

  宽带限制:关

  探头:首先选用电压探头的方式。然后选择探头的衰减比例。必须与实际所用探头的衰减比例保持一致,这样从示波器所读取数才是真实的数据。比如,所用电压探头放在×10档,则此时,这里的探头的选项也必须设置为×10档。

  2.触发设置:

  类型:边沿

  信源:实际所选择的通道,如,准备用CH1通道进行测试,则此处就应该选择为CH1。

  斜率:上升。

  触发方式:如果是在实时地观察纹波信号,则选择‘自动’触发。示波器会自动跟随实际所测信号的变化,并显示。这个时候,你也可通过设置测量按钮,实时地显示你所需要的测量的数值。但是,如果你想要捕捉某次测量时的信号波形,则需要将触发方式设置为‘正常’触发。此时,还需要设置触发电平的大小。一般当你知道你所测量的信号峰值时,将触发电平设置为所测信号峰值的1/3处。如果不知道,则触发电平可以设置的稍微小一些。

  耦合:直流或交流…,一般用交流耦合。

  3.采样长度(秒/格):

  采样长度的设置决定能否采样到所需要的数据。当所设置的采样长度过大时,就会漏掉实际信号中的高频成分;当所设置的采样长度过小时,就只能看到所测实际信号的局部,同样无法得到真实的实际信号。所以,在实际测量时,需来回旋转按钮,仔细观察,直到所显示波形是真实的完整的波形。
 

  4.采样方式:

  可根据实际需要设定。如,要求测量纹波的P-P值,则最好选择峰值测量法。采样次数也可根据实际需要设定,这与采样频率及采样长度有关。

  5.测量:

  通过选择对应通道的峰值测量,示波器就可以帮你把所需要的数据及时显示出来。同时也可以选择对应通道的频率、最大值、均方根值等。

  通过对示波器进行合理设置和规范的操作,一定可以得到所需的纹波信号。但是,在测量过程中一定要注意防止其它信号对于示波器探头自身的干扰,以免所测量的信号不够真实。

  通过电流信号测量法测量纹波值是指,测量叠加在直流电流信号上的交流纹波电流信号。对于纹波指标要求比较高的恒流源,即要求纹波比较小的恒流源,采用电流信号直接测量法可以得到更加真实纹波信号。与电压测量法不同的是,这里还用到了电流探头。比如,继续用上述的示波器,再加一个电流放大器和一个电流探头。此时,只需用电流探头夹住输出到负载的电流信号,就可以进行电流测量法来测量输出电流的纹波信号了。与电压测量法一样,整个测试过程中,示波器及电流放大器的设置是能否采样到真实信号的关键。

  其实,用这种方法测量时,示波器的基本设置及用法与上述相同。不同的是,通道设置中探头的设置有所不同。在这里,需要选则电流探头的方式。然后,选择探头的比例,必须与放大器所设置的这个比例相同,这样从示波器所读取数才是真实的数据。比如,所用放大器的这个比例设置为5A/V,则此时示波器的这一项也需设置为5A/V。至于电流放大器的耦合方式,当示波器的通道耦合已经选择为交流耦合时,则这里选择交流或直流都可以。

  需要注意的是,用这种方法时,需先打开示波器,然后再打开电流放大器。且,记得在使用前对电流探头先消磁。

  另外,测量电源纹波本身有一定技巧性。图1给出了一个不当使用示波器测量电源纹波的实例。在这个例子中出现了几个错误,首先是使用了接地线很长的示波器探针;其二是让由探针和接地线形成的回路靠近功率变压器和开关元件;最后是允许在示波器探针和输出电容之间形成额外的电感。其结果带来的问题是在测得的纹波波形中携带了拾取的高频成分。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0427/article_11544.html
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