电源的纹波和噪声是什么？怎么测？

时间： 2024-09-03 来源：鼎阳硬件智库公众号

技术问答

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？

纹波？噪声？

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。

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。

噪声则与纹波不一样，不呈周期性的变化。它的产生原因有两种，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。

测量准备

我们以一个开关电源的电路板为例，这个电路板通电后可以输出6.5V的电压。

如果想要测量电源纹波和噪声，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精准的关键。

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示波器来作为测试示例。

在纹波和噪声测量时，还需要对探头进行改装：拔去探头的探钩和接地线，为探头换上接地环。

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、噪声的测量值虚高。

比较重要的一步是将探头的档位调节至x1档位。这一举措的目的在于降低噪声影响。因为电源纹波、噪声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。

随后，我们将示波器的通道耦合设置为“交流耦合”，滤除信号本身直流分量，减小高频噪声，测量前的准备就基本完成了。

纹波测量

在纹波测试中，需要进行“带宽限制”设置，将示波器的带宽限制在20 MHz。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。

在设置完带宽后，接上探头，调整垂直幅度档位至10 mV/div，就能看见纹波的形状了。

此时，我们还可以打开示波器的“测量”功能，在测量纹波时，我们较为关注“峰峰值”和“均方根（RMS）”，打开测量这两个类目，可以得到示例的电源板的纹波在该次测量结果为：峰峰值20 mV，均方根2.6 mV。

噪声测量

噪声测试和纹波测试不同，不需要额外进行“带宽限制，以确保获得最真实的噪声情况。

对电源板接上探头，探头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。

在这里，我们以芯片引脚作为测量点，进行电源噪声测量，以获得自己想要的结果。

总结

在进行纹波、噪声测量时，要选取合适的设备，也要进行合理的示波器、探头设置。虽然整个操作过程很简单，但仍有很多重点需要关注。

SIGLENT

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PRO,SDM3055,SDS6000PRO-FLEXRAY,SDS2000HD-SENT,SDS-5000X-FLEXRAY,SDS7000A-EJ,SP2035A,SDS6000PRO-8BWHT1C,SIGLQPRO-LOT,SDS6000PRO-8BWHT1A,SDS-5000X-4BW05,SSG5000A,SDL1030X-E,SPS5000X-RMK,SDS1072A,SIGSCOPELAB,SDS2000HD-CANFD,SDS7000A-FLEXRAY,SDS-5000X-CANFD,SDS1104X HD,SDS6104 H10 PRO,SDS-5000X-1553B,SDG7000A 系列,DPB5150,SDS6054L H10,SDS6054L H12,SDS7000A-CT-1000BASE-T,SDS1000X HD,SDS2000HD-FLEXRAY,SDG7000A,SCP5150A,SHA860A,SDS2000XP-1553B,USB-GPIB,SAP1000,SDS1000DL+,SDS5000X,SDG1000X PLUS,SDS6204L H12,SDS6204L H10,SAP2500D,SDS6034 H12 PRO,SDS822X HD,SDS3000HD-MANCH,SVA1000X,SDS2000X-E 系列,ATT-20 DB,SDS2000X PLUS 系列,SDS6054 H12 PRO,SDS3000HD-16LA,SDS2102X PLUS,SDS1104X-E,SPD3000 系列,SHA850A,SDG6052X,SDS6000L 系列,SDS3000 系列,CP4020,SDG1062X PLUS,SDS5034X,SDS2000XP-SENT,SDS3104X HD,SRF5030T,SFA8001,SDS-5000X-PA,SSA3000X-R 系列,SDS2504X HD,SDS2000HD-16LA,SLA1016,PB925,SNA5000A系列,SDS6104 H12 PRO,SDS-5000X-I2S,SDS2204X HD,SDS1000XHD-PA,SDS7000A-MANCH,SDG-RMK,SPL2016,FX-ETH,10M_OCXO_L,SDS2354X HD,SDM3065X-SC,SDG-2-RMK,SDG1000X PIUS,SDS1000DL+ 系列,SDS2000X-E,SDS6000PRO-16LA,SDS6000L,SDS2000HD-BW2T5,SDS2000XP-2BW03,SDS2000HD-BW2T3,SDS2000XP-MANCH,SDS5032X,SDS802X HD,SDS6204 H12 PRO,SDS6008PRO-SENT,SHS1102X,SDS800XHD-16LA,SDS1072X HD,SDS6104L H12,SPD3303X-E,SDS6000PRO-ARINC,SDS6104L H10,SPD4121X,SPD4000X,SDS2000XP-PA,DPB4080,SHS1202X,SCP5500,SPD3000,SDS1102X HD,SDS3000HD-CANFD,SSG3000X,SPS5000X 系列,SSA3000X 系列,SNA6000A,SDS7000A 系列,SDS2000HD-BW3T5,SDG6032X,SDG-BNC,SDS5054X,SDS1202X HD,SDS3054X HD,SDS6000PRO-4BW10A,SPD1000X 系列,SDS6000PRO-4BW10C,SDS2204X PLUS,SDS7404A H12,SDS6000,SDS7404A H10,SIGIQPRO,SDS7804A H10,SDS7804A H12,SDG2122X,SDS7000A,DPB5150A,BAG-S2,SDS5000X-RMK,SDM3065X,SDM3055X-E,SDS2000X PLUS,SSA5000A,BAG-S1,SDS6054 H10 PRO,SDG7052A,SPS5084X,SDG1032X,CASE-S2,SDS6008PRO-PA,SDS2000X-RMK,SDS6108L H10,SDM4000A,FX-AMETH,SDG2000X,SHA860A 系列,SDS2104X PLUS,SDS7000A-PA,SDS6108L H12,SPS5085X,SDS-5000X-MANCH,SDS7000A-SENT,SNA5000X,SDS6000PRO-I2S,SPD1168X,SDS2074X 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