以SDS800XHD 12bit示波器为例，讲解如何正确测量电源纹波？

时间： 2024-09-07 来源：SIGLENT鼎阳知乎

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在测试电源波形的时候，我们经常会发现有一些上下波动的现象，有人说这是纹波，有人说这是噪声，那到底是什么呢？为了弄懂这个问题，我们首先得明白，什么是纹波，什么是噪声。

图1

一、什么是纹波

纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压、滤波等环节而形成的，由于滤波不彻底，就会遗留交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。

电源纹波能影响设备性能和稳定性，进而会影响到整个系统的正常运行。通常来说，更加昂贵的线性直流电源纹波小，而经济实惠的开关电源纹波大，所以也更需要关注相关参数。

纹波的危害主要有以下几点：首先，纹波会导致电器上产生谐波，还会降低电源的使用效率。高频电源纹波可能会产生浪涌电压或电流，影响设备的正常运行，加速设备老化。电源纹波也会干扰电路的逻辑关系，导致其无法正常工作，还会带来噪声干扰，从而影响信号的测量，甚至会损坏设备。

二、如何测量电源纹波

如果想要测量电源纹波，示波器是最常用的设备，而合适的示波器设置、测量方法是保证正确测量电源纹波的关键。

首先，由于纹波和噪声幅度都比较小，所以我们需要一台精度高的示波器，这次我们选择了SDS800XHD 12bit示波器来进行测试。

图 2

在示波器通电后，将示波器硬件带宽限制到20MHz，这一操作主要是为了避免数字电路的高频噪声影响纹波的测量，尽量保证测量的准确性。

图3

同时，将通道耦合选择为【交流耦合】，减小高频噪声，使用合适的量程档也可以减小示波器本身噪声的影响，在这里，我们把电压档位调整至10mv，示波器的设置就调整完毕了。

图4

接下来，拿出探头。大家拿到手的探头通常是长这样的：

图5

我们需要对探头进行一点小改装：去掉帽子，同时拔掉接地线。如果使用了接地线，由于开关电源的切换会在空间产生大量的电磁辐射，而示波器探头的长地线又恰好相当于一根天线，会把空间的电磁干扰引入到纹波当中，造成纹波的测量值虚高。

那没有了地线，怎么接地？我们可以使用探头包装里的接地环来代替鳄鱼夹来接地，减小回路面积，避免噪声引入。

图6

最后，将探头设置为x1档位。因为电源纹波的幅值一般都比较小，如果设置为10:1的话，信号衰减十倍进入仪器，再通过数字计算放大十倍，这个过程会放大很多噪声，从而导致纹波测量值偏高。

图7

我们以下图开关电源的电路板为例，通电输出6.5V的电压。

图8

通常而言，进行电源的纹波测量，我们更关注“峰峰值”和“均方根（RMS）”，打开测量，可以看见峰峰值为22.35mV，均方根为2.65mV，算是预期内的参数。

图9

三、什么是噪声

噪声的产生原因有两种，一种是电源自身产生的；另一种是外界电磁场的干扰（EMI），它能通过辐射进入电源。它可能导致设备性能下降，对灵敏的电子元件和信号传输有干扰，可能会产生杂音、图像不清晰、通信干扰等问题。

图10

四、如何测量噪声

噪声的测量和电源纹波的测量其实很相似，不过也稍有区别。

我们依旧需要使用一台高精度数字示波器来显示、计算测量结果，然后，采用交流耦合，再把带宽限制取消，以获取最真实的噪声情况，测量时使用接地环，避免鳄鱼夹长长的地线引入无关的噪声。

图11

测量的位置可以是芯片引脚，也可以在输出引脚。有很多网上的资料说，在芯片引脚上进行测量更有意义，但其实这并不完全准确。具体在哪端测，要看关注的东西。如果关注电源板的性能，在输出引脚测比较合适。如果关注芯片供电端的情况，在芯片引脚测更为合适。测出来的结果受走线上等效、寄生电感电容和有效接收天线等情况影响，略有区别。

『关于鼎阳』

鼎阳科技（SIGLENT）是一家专注于通用电子测试测量仪器及相关解决方案的公司。作为一家全球性的仪器仪表领域创新解决方案的制造商，鼎阳是全球极少数具有数字示波器、信号发生器、频谱分析仪和矢量网络分析仪四大通用电子测试测量仪器主力产品研发、生产和销售能力的通用电子测试测量仪器企业，同时也是国内极少数同时拥有这四大主力产品并且四大主力产品全线进入高端领域的企业。公司总部位于深圳，在美国克利夫兰、德国奥格斯堡、日本东京成立了子公司，在成都成立了分公司，产品远销全球80多个国家和地区。未来，鼎阳科技还将持续深耕通用电子测试测量领域，为中国工业化进程贡献力量。

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