進(jìn)?最佳紋波與噪聲測(cè)量的五個(gè)技巧

　　隨著微控制器市場(chǎng)的爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)電源的需求不斷增加，導(dǎo)致電源電壓降低。降低電源電壓有助于降低功耗。許多設(shè)計(jì)都有3.3V、1.8V甚至1.1V的電源，隨著這些電源變得越來(lái)越小，這些電源的容差也變得越來(lái)越小。容差已從10%降至“1%-5%

　　為了獲得高質(zhì)量直流電源，有必要仔細(xì)檢查直流電源通道的電壓質(zhì)量和完整性紋波、噪聲和瞬變現(xiàn)象，在能夠減少它們之前，需要盡可能準(zhǔn)確測(cè)量它們。其目標(biāo)是確保電源軌是干凈的。從根本上講，需要測(cè)量在直流電源軌上疊加的越來(lái)越小、越來(lái)越快的交流信號(hào)。

　　如圖，有?個(gè)直流信號(hào)，并且直流信號(hào)頂部周?chē)?個(gè)容差帶。因此，只要保持在容差帶內(nèi)，配電?絡(luò)就會(huì)通過(guò)。如果超出容差帶，它就會(huì)失敗，在這種情況下，必須降低噪聲，都必須能夠看到和測(cè)量直流信號(hào)頂部的交流信號(hào)。這篇文章簡(jiǎn)介介紹了五個(gè)技巧，可幫助獲得該交流信號(hào)的最佳測(cè)量結(jié)果。

　　技巧一：選擇前端噪聲最低的?波器

　　所有?波器都有?些噪?。就像任何電?設(shè)計(jì)中固有的噪聲?樣，?波器中的任何噪聲都會(huì)疊加在正在測(cè)量的信號(hào)之上，這會(huì)對(duì)您看到的測(cè)量值產(chǎn)?很?的影響。

　　使?各家廠商品牌中低底噪?波器可以使噪聲盡可能少，因此它盡可能不會(huì)影響測(cè)量。

　　圖中顯?了我們的快速傅?葉變換上的極低噪聲基底，這要?dú)w功于此款?波器的低噪聲前端。在有些?波器上甚?不可能看到這種基底，因?yàn)樗鼈兊谋镜自肼曁?。

　　技巧二：使?1:1探頭

　　?波器探頭具有多種衰減?。該?率定義了信號(hào)在屏幕上顯?之前被分割的程度。例如，10:1探頭使您能夠測(cè)量原本會(huì)超過(guò)?波器最?輸?的信號(hào)。

　　衰減的缺點(diǎn)是?波器噪聲相對(duì)于測(cè)量信號(hào)的??也會(huì)增加。在圖3中，10:1探頭和1:1探頭在相同的?波器設(shè)置下測(cè)量電源上的相同輸出紋波。

　　由于較?的衰減率導(dǎo)致信噪?降低，10:1探頭將測(cè)量值?少夸?了50%。

　　當(dāng)噪聲可能造成問(wèn)題時(shí)，1:1探頭可以更準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)。

　　技巧3：使??波器的50Ω輸?阻抗

　　示波器測(cè)量路徑包括您正在使用的示波器、示波器輸入端接(50Ω或1MΩ)以及接觸信號(hào)的探頭。對(duì)于許多示波器而言，50Ω輸入是比1MΩ輸入端噪聲更低的路徑。

　　圖中顯示了50Ω輸入和1MΩ輸入的噪聲水平。50Ω(黃色)顯然更小，在本例中是更好的選擇。

　　不連接任何探頭，檢查示波器輸入端的噪聲。接下來(lái)，添加探頭，將輸入短接至地(或在差分探頭上將輸入短接在一起)，并在連接探頭的情況下測(cè)量噪聲。

　　技巧4：使?探頭偏移來(lái)增加動(dòng)態(tài)范圍

　　與直流信號(hào)相比，直流電源上的紋波和噪聲很可能較小，導(dǎo)致較小的交流信號(hào)疊加在相對(duì)較大的直流信號(hào)之上。偏移是某些示波器和有源探頭中的一項(xiàng)功能，可讓您從測(cè)量的信號(hào)中去除直流成分。下圖顯示了使用和不使用探頭偏移時(shí)1.8V電源的噪聲測(cè)量結(jié)果。

　　雖然大多數(shù)有源探頭都提供偏置，但它們的衰減率也很大，這會(huì)增加示波器測(cè)量系統(tǒng)的噪聲。雖然DC阻斷器可以阻斷DC信號(hào)，但它也可以阻斷信號(hào)中的低頻內(nèi)容。

　　技巧5：盡量減少?波器和探頭的負(fù)載

　　每當(dāng)示波器探測(cè)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，由于電接觸，它就會(huì)成為該系統(tǒng)的一部分。這種接觸通過(guò)創(chuàng)建一條額外的接地路徑來(lái)改變您正在測(cè)量的系統(tǒng)的行為。測(cè)量小信號(hào)時(shí)，一個(gè)目標(biāo)是盡可能減少測(cè)量系統(tǒng)的這種負(fù)載。

　　在測(cè)量直流電源時(shí)，當(dāng)用戶(hù)將50Ω同軸電纜連接到電源和示波器的50Ω輸入時(shí)，會(huì)發(fā)生過(guò)載的常見(jiàn)原因。圖中顯示了電源軌測(cè)量的比較。首先，我們使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電源軌，得到3.31V的結(jié)果。接下來(lái)，我們用50 kΩ輸入阻抗探測(cè)電源，結(jié)果仍然是3.31V。最后，我們通過(guò)直接連接到50Ω示波器輸入來(lái)探測(cè)電源，電源從3.31V降至3.25 V。有些電源有足夠的過(guò)剩容量來(lái)驅(qū)動(dòng)這個(gè)額外的負(fù)載，但有些則沒(méi)有。這個(gè)額外的負(fù)載可能會(huì)影響電源管理集成電路的行為。

　　?論您使?哪種品牌的?波器，我們提供的這些技巧都將有助于最?限度地降低?波器測(cè)量系統(tǒng)噪聲并識(shí)別直流電源中的噪聲和紋波。這些技術(shù)與搭配測(cè)量直流電源噪聲的探頭，類(lèi)似N7020A電源探頭，它具有1:1的衰減?、±24 V的偏移和50 kΩ的輸?阻抗。會(huì)有更好的測(cè)試效果。