廣州市美達(dá)克數(shù)據(jù)科技有限公司
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閱讀：548發(fā)布時間：2022-2-11
目前常用的電源測量探頭是10:1無源探頭、100:1無源探頭、高壓差分探頭。探頭的選擇上首先要考慮電壓范圍，被測電壓不要超出探頭允許的范圍。比如說一般的10:1的無源探頭，其低頻耐壓值是300VRMS，且隨著頻率的升高而降低，如圖所示。使用之前要測量信號的電壓范圍在此范圍內(nèi)，否者將無法進(jìn)行正確的測量。
無源探頭輸入額定電壓曲線
除此之外，還需要考慮探頭衰減比對底噪的放大，從而判斷信號的真實有效部分。由于信號經(jīng)過了探頭的衰減，為了還原真實信號的大小，示波器內(nèi)部會對信號再進(jìn)一步放大，而此時Gn1和Gn2也就跟著被放大，其放大倍數(shù)就是衰減比的倒數(shù)。所以衰減倍數(shù)越大，其測量系統(tǒng)的本底噪聲也就被放大的越多。
例如使用500：1高壓差分探頭進(jìn)行測量，示波器本底噪聲是1mv，探頭噪聲為為1mv，這樣累加噪聲是2mv，再經(jīng)過500倍的放大，其本底噪聲就達(dá)到了1V，此時就需要考慮，1V的噪聲是否在允許范圍內(nèi)。如果您的被測系統(tǒng)紋波本身也就只有1V或者更小，那1V的噪聲顯然是不允許的。
二、接地方式的選擇
傳統(tǒng)的使用習(xí)慣上，示波器的接地方式就是那根長長的接地夾線。如圖所示，這種接地方式，確實是一種簡單方便的接地方式，但是卻并不是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?zhǔn)確的接地方式。
接地夾線示意圖
由于地夾線比較長，其會形成一個寄生電感Lgnd，隨著夾線的增長，這個電感也會增大，而這個回路電感會和示波器探頭的輸入電容Cin產(chǎn)生諧振。這就導(dǎo)致示波器的幅頻特性變得不平坦，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。其等效電路如圖所示：
接地夾線等效電路圖
但是這還不是接地夾線最致命的。開關(guān)電源，隨著開關(guān)管的開合，不僅僅產(chǎn)生了電源紋波，同時也產(chǎn)生了很多電磁干擾，通過空間進(jìn)行輻射，而這部分輻射就會被接地夾線與探頭形成的線圈給接收到，再加上示波器是高阻輸入的，就導(dǎo)致這部分信號對測量的干擾非?？捎^。電磁干擾雖然也可以說是電源的一項參數(shù)，但是這部分信號是無法通過示波器探頭來進(jìn)行準(zhǔn)確測量的，測量出來的值是毫無意義的。
電磁輻射示意圖
因為以上兩點，所以在測試電源紋波時，是不應(yīng)該使用接地夾線的，而應(yīng)該使用接地彈簧。如圖所示，這樣既降低了環(huán)路電感從而保證了較好的幅頻特性，又降低了電磁輻射的引入。
接地彈簧示意圖
如果是使用的高壓差分探頭，則應(yīng)該將兩根輸入線雙絞在一起，如圖所示，用以降低環(huán)路面積。
高壓差分探頭輸入線雙絞示意圖
三、總結(jié)
以上指出了一些測量電源紋波的一些注意事項，歸納如下：
1、探頭的選擇，需要結(jié)合探頭的耐壓范圍和被測信號的電壓范圍來選取，同時還要考慮探頭衰減比對本底噪聲的放大作用。
2、接地方式的選擇，應(yīng)該盡可能的降低接地回路，如使用接地彈簧。這樣既能改善幅頻曲線，又能降低電磁輻射的干擾。
3、靈活的使用數(shù)字濾波器，將我們需要的信號從“紛紛擾擾"的噪聲中提取出來，使得結(jié)構(gòu)更加精確。
4、通過FFT的后期分析功能，可以更加準(zhǔn)確的測量開關(guān)頻率上的噪聲大小。
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