示波器进行电源纹波测量

1 引 言

对于电子产品来说唯一不可缺少的是电源,但是它除了提供能量外,也带来了纹波、噪声等影响电子产品正常工作的影响。纹波电压对高放、本振、混频、滤波、检波、A/D变换等电路都会产生影响,在设计控制设备、电子仪器、电视、摄像机等电子产品时都要想办法尽量减小纹波。为此就要了解纹波、知道它是如何产生的、如何测量以及抑制方法。

2 电源纹波

纹波是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号,指在额定输出电压、电流的情况下,输出电压中的交流电压的峰值。狭义上的纹波电压,是指输出直流电压中含有的工频交流成分。

纹波用示波器可以看到,在直流电压上下轻微波动,就像水平面上波动的水纹一样,所以被称为纹波(见图1)。

图1 RIGOL示波器DS1302观察的纹波信号波形

2.1 电源纹波产生

我们通常在产品中用的电源主要有线性电源和开关电源二大类,输出的直流电压是一个固定值,由交流电压经整流、滤波、稳压后得到。由于滤波不干净,直流电压中含有交流成分,这就产生了纹波。纹波是一种复杂的杂波信号,它是围绕输出直流电压上下来回波动的周期性信号,但周期和振幅不是定值,随时间而变,不同电源的纹波波形不一样。

产生电源纹波的

精品文档

开关电源的纹波和噪声(图)

开关电源（包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，最突出的优点是转换效率高，一般可达80%～85%，高的可达90%～97%；其次，开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器，不仅重量减轻，体积也减小了，因此应用范围越来越广。但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关状态，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右（低的为输出电压的0.5%左右），最好产品的纹波和噪声电压也有几十mV；而线性电源的调整管工作于线性状态，无纹波电压，输出的噪声电压也较小，其单位是μV。

本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。

纹波和噪声产生的原因

开关电源输出的不是纯正的直流电压，里面有些交流成分，这就是纹波和噪声造成的。纹波是输出直流电压的波动，与开关电源的开关动作有关。每一个开、关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率相同。纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。

噪声的产生原因有两种，一种是开关

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开关电源的纹波和噪声(图)

开关电源（包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，最突出的优点是转换效率高，一般可达80%～85%，高的可达90%～97%；其次，开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器，不仅重量减轻，体积也减小了，因此应用范围越来越广。但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关状态，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右（低的为输出电压的0.5%左右），最好产品的纹波和噪声电压也有几十mV；而线性电源的调整管工作于线性状态，无纹波电压，输出的噪声电压也较小，其单位是μV。

本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。

纹波和噪声产生的原因

开关电源输出的不是纯正的直流电压，里面有些交流成分，这就是纹波和噪声造成的。纹波是输出直流电压的波动，与开关电源的开关动作有关。每一个开、关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率相同。纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。

噪声的产生原因有两种，一种是开关

什么是示波器？

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

示波器的主要部件是什么？

示波器主要由电源系统、同步系统、水平偏向系统、垂直偏向系统、延迟扫描系统、显示系统和标准信号源等部分组成。

什么是数字示波器？

DOCA在工厂内使用的示波器为数字示波器。其相比与传统的模拟式示波器有着非常多的优点。

优于传统的示波器之处：

光明大屏幕彩色区分多重痕迹。

等效时间采样和平均跨连续样品或扫描导致更高的分辨率降至第五。 峰值检测。 默认触发。

易潘变焦和多个存储痕迹让初学者工作无触发。

大多数字式示波器的缺点是屏幕更新的速度过慢。但最近几年也有数字示波器的波形捕获率超过模拟示波器，典型的产品是安捷伦科技DSOX3000A和DSOX

什么是示波器？

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

示波器的主要部件是什么？

示波器主要由电源系统、同步系统、水平偏向系统、垂直偏向系统、延迟扫描系统、显示系统和标准信号源等部分组成。

什么是数字示波器？

DOCA在工厂内使用的示波器为数字示波器。其相比与传统的模拟式示波器有着非常多的优点。

优于传统的示波器之处：

光明大屏幕彩色区分多重痕迹。

等效时间采样和平均跨连续样品或扫描导致更高的分辨率降至第五。 峰值检测。 默认触发。

易潘变焦和多个存储痕迹让初学者工作无触发。

大多数字式示波器的缺点是屏幕更新的速度过慢。但最近几年也有数字示波器的波形捕获率超过模拟示波器，典型的产品是安捷伦科技DSOX3000A和DSOX

（1）维修开关电源需要测试的波形

液晶显示器开关电源属大电流、高电压电路，也是故障率最高的电路，对于诸如无电压输出、输出电压过高等常见故障，用万用表查找故障不但方便，而且十分快捷，没有必要动用示波器。但是，对于一些开关电源的疑难故障，如屡损开关管及一些软故障等，示波器则可大显身手。通过测试一些关键点的波形，可快速圈定故障范围，查找到故障点。开关电源部分要检查的波形比较少，以图1所示的电源适配器为例，主要测试的波形有以下几个：①整流滤波以后的波形（C104正极的波形）；②电源控制芯片UC3842的4脚的锯齿波电压波形；③UC3842的6脚输出的驱动脉冲波形；④场效应开关管Q101的漏极

（D）和源极（s）波形等，如图2所示。

图1 电源适配器电路

图2 开关电源电路主要测试波形

C104正端为整流滤波波形测试点（测试时，示波器应采用直流耦合输进方式），扫描速度开关置10ms／div挡。开关管Q101漏极波形比较高，测试时应采用10：1或100：1的测摸索头。

（2）开关电源的“热地”和“冷地”

一般而言，并联式开关电源的地有两个，即“热地”和“冷地”。以图1所示的电路为例，图中的“◇”表示“热地”，这个地是开关电源一次侧的地，和市电地相连，与“热地”相连的底

数字示波器的波形测量方法

数字示波器的波形测量方法 (一)石莉 张夙世贾平 (西北核技术研究所，陕西省西安市，702 ) 104Wa ef m ur me of Th Met o of v or Meas e nt e h dThe D g t l i l s o e O c l o c p s i ia s

S i i h n s s i i p n h I Z a g u h J a i g

摘 要本文通过实脸对比的方法，阐述了数字示波器在进行波形测量时的两种荃本方法，并总结了在选择数字示波器及波形测量时应注意的问题.关键词 数字示波器波形测量方法

A src n i pp r truh e to o ep rm n cm ae to sc to s b ta t I t s e, o g t m hd xe ie t p r, b i m hd o h a h h e f o w a e f d g t l s i l s o e i w v f r m a u e e t s e c i e . e r b e s n i i a o c l o c p s n a e o m e s r m n i d s

示波器进行时钟抖动测试的精度分析

抖动是指数字信号中不期望的相位调制，同时也是衡量高速数字信号质量的最重要的指标。现在各种通信标准都对通信设备的抖动的指标有严格的要求，各种总线的一致性测试中也会对随机抖动、确定性抖动、时间间隔误差、总体抖动等有要求。

示波器是很强大的工具，目前很多windows平台的示波器都提供了一些抖动分析的软件，可以提供直方图、时间图、抖动频谱、RJ/DJ分解、浴盆曲线等一系列漂亮的测试报告。但是事实上，很多用户在使用示波器进行精确抖动测量时却不能得到很好的结果。比如明明要求被测时钟的抖动小于0.5ps RMS，实际测出来却是5ps RMS，数量级的错误使得很多用户开始怀疑测量结果和测量方法的可信程度。

这些错误结果的出现除了部分是由于对抖动概念理解不够从而设置错误外，还有很大一部分原因是不了解所使用的示波器的抖动测量能力，也就是您在使用的这台示波器究竟能测量到多小的抖动，以及和那些因素有关。

衡量示波器实际能测量到的最小的抖动的指标是抖动测量本底（Jitter measurement floor）。如果被测件的实际抖动小于示波器的抖动测量本底，这些抖动是不可能被测量到的。抖动测量本

数字示波器的波形测量方法

数字示波器的波形测量方法 (一)石莉 张夙世贾平 (西北核技术研究所，陕西省西安市，702 ) 104Wa ef m ur me of Th Met o of v or Meas e nt e h dThe D g t l i l s o e O c l o c p s i ia s

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摘 要本文通过实脸对比的方法，阐述了数字示波器在进行波形测量时的两种荃本方法，并总结了在选择数字示波器及波形测量时应注意的问题.关键词 数字示波器波形测量方法

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示波器附件选型指南

如需了解泰克提供的最新产品,请与泰克当地代表处联系,或访问网址:http://www.77cn.com.cn/products/accessories

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目录示波器/探头相互参考4无源探头5有源探头6差分探头和差分前置放大器7电流探头10高压探头和高压差分探头12连接器和适配器13光电转换器13衰减器,端接器和电缆15仪器手推车/机架安装套件16探头尖附件17选择适当的探头随时随地获得帮助为帮助您获得泰克提供的最新技术和应用信息,我们免费提供了全面的,不断扩大的一系列技术资料."深入了解示波器"和"探头基础知识"使您能够更好地了解这些解决方案的基础知识.如果想选择针对特定应用的适当探头,请登陆网址:http://www.77cn.com.cn/accessories,访问泰克在线探头选型工具信号特点首要步骤,考虑计划测量的信号,选择适当探头.您需要测量电压,电流还是同时测量电压和电流?信号频率是多少?信号幅度有多大?被测设备的源阻抗是高还是低?是否需要以差分方式测量信号?通过回答这些问题,可以从泰克提供的众多探头类型中选择最好的探测解决方案.由于示波器测量应用和需求非常广泛,因此泰克提供了广泛