電源紋波測(cè)量是電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嵌入式硬件開發(fā)過程中經(jīng)常面臨的測(cè)量任務(wù),它用于評(píng)估電源系統(tǒng)或模塊輸出直流電壓上的波動(dòng)情況,以確定負(fù)載能夠在規(guī)格允許的供電范圍內(nèi)正常工作。
要精確測(cè)量較小幅度的紋波電壓,不僅要求數(shù)字示波器具備更低的底噪,更高的垂直分辨率,還有許多其他注意事項(xiàng)。此外,測(cè)量設(shè)備其他方面的性能也很關(guān)鍵。例如,當(dāng)您需要同時(shí)高精度測(cè)量直流電壓水平和紋波波動(dòng)時(shí),就需要示波器具備更高的垂直偏置能力。
總體來說,電源紋波測(cè)量的探測(cè)方式包括:
1、使用衰減比10:1的標(biāo)配無源電壓探頭;
2、使用衰減比1:1 的低帶寬無源電壓探頭;
3、使用同軸線 + 隔直探測(cè);
4、使用衰減比1:1的高帶寬有源電源軌探頭。
除了選擇更小衰減比探測(cè)方案外,紋波測(cè)量還需要注意更短的接地,如使用彈簧接地以最小化引入環(huán)境干擾。
儀器設(shè)置方面,一般選擇 20MHz 低通以濾除高頻噪聲對(duì)紋波測(cè)量的影響。對(duì)于 AC-DC 開關(guān)電源,還需要將示波器水平刻度設(shè)置為 ≥2ms/格,以觀察交流整流對(duì)紋波的影響。
為提升紋波測(cè)量精度,需要將示波器垂直刻度設(shè)置為 mV/格。但由于一般示波器在小垂直刻度下的偏置能力有限,無法將直流電壓下拉至屏幕垂直中心再放大觀察,所以還需要設(shè)置 AC 耦合,以濾除直流成分。
以輸出為5V的直流電源為例,我們使用1:1無源電壓探頭進(jìn)行探測(cè)。
首先,將垂直刻度設(shè)置為2V/格,對(duì)電源輸出直流進(jìn)行平均值測(cè)量。
此時(shí)測(cè)得直流平均值 4.98V,電源紋波峰峰值 229.7mV。由于垂直刻度較大,會(huì)導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。為提升測(cè)量精度,先將示波器設(shè)置為 AC 耦合,然后將垂直刻度設(shè)置為 10mV/格。
在更高的垂直分辨率下,測(cè)量精度提升,紋波測(cè)量結(jié)果降至34.47mV。但因?yàn)樵O(shè)置了 AC 耦合,無法有效測(cè)量直流平均值。
R&S?MXO4 具備超高垂直偏置能力,在 DC 耦合的情況下,保持示波器垂直刻度 10mV/格不變,將示波器的垂直偏置設(shè)置為 5.0V。
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