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纹波是电源的核心指标，但如何准确测量纹波却是一个被广泛忽略的问题。也许您认为不就是示波器交流耦合，然后把探头点在电源上吗？事实远非如此，这里普科科技PRBTEK将为您呈现纹波测试的正确方式。

一、探头的选择

在十几年前，很多公司的电源测试标准中都有明确的规定，要求使用1:1 探头进行测量。因为这种探头不会损失示波器的测量档位，比如示波器原来Z小档位是2mv/div，使用1:1探头就仍然可以通过这个档位测量纹波，即可以准确测量出10mv以内的纹波。但是由于这种探头的带宽只能做到6MHz左右，所以随着开关电源频率的提升，这种探头便不再适合使用。

目前常用的电源测量探头是10:1无源探头、100:1无源探头、高压差分探头。探头的选择上首先要考虑电压范围，被测电压不要超出探头允许的范围。比如说一般的10:1的无源探头，其低频耐压值是300VRMS，且随着频率的升高而降低，如图1所示。使用之前将测量信号的电压范围设置在此范围内，否则将无法进行正确的测量。

图1 无源探头输入额定电压曲线

除此之外，还需要考虑探头衰减比对底噪的放大，从而判断信号的真实有效部分。采用探头测量时的示意图如图2所示，其中Gn1是虚拟的一个噪声源，表示示波器的本底噪声，而Gn2表示探头的本底噪声。由于信号经过了探头的衰减，为了还原真实信号的大小，示波器内部会对信号再进一步放大，而此时Gn1和Gn2也就跟着被放大，其放大倍数就是衰减比的倒数。所以衰减倍数越大，其测量系统的本底噪声也就被放大的越多。

图2 底噪放大示意图

例如使用500：1高压差分探头进行测量，示波器本底噪声是1mv，探头噪声为为1mv，这样累加噪声是2mv，再经过500倍的放大，其本底噪声就达到了1V，此时就需要考虑，1V的噪声是否在允许范围内。如果您的被测系统纹波本身也就只有1V或者更小，那1V的噪声显然是不允许的。

二、接地方式的选择

传统的使用习惯上，示波器的接地方式就是那根长长的接地夹线。如图3所示，这种接地方式，确实是一种简单方便的接地方式，但是却并不是一种严谨的、准确的接地方式。

图3 接地夹线示意图

由于地夹线比较长，其会形成一个寄生电感Lgnd，随着夹线的增长，这个电感也会增大，而这个回路电感会和示波器探头的输入电容Cin产生谐振。这就导致示波器的幅频特性变得不平坦，导致测量不准确。其等效电路如图4所示：

图4 接地夹线等效电路图

但是这还不是接地夹线Z致命的。开关电源，随着开关管的开合，不仅仅产生了电源纹波，同时也产生了很多电磁干扰，通过空间进行辐射，而这部分辐射就会被接地夹线与探头形成的线圈给接收到，再加上示波器是高阻输入的，就导致这部分信号对测量的干扰非常可观。电磁干扰虽然也可以说是电源的一项参数，但是这部分信号是无法通过示波器探头来进行准确测量的，测量出来的值是毫无意义的。

因为以上两点，所以在测试电源纹波时，是不应该使用接地夹线的，而应该使用接地弹簧。如图5所示，这样既降低了环路电感从而保证了较好的幅频特性，又降低了电磁辐射的引入。

图5 接地弹簧示意图

如果是使用的高压差分探头，则应该将两根输入线双绞在一起，用以降低环路面积。

三、滤波器的应用

上面讲了两种情况，能够有效增强测量结果真实性方法。但有些情况无法按这两点来操作。比如利用高压差分探头进行测量，一般有两个衰减比可以选择：50:1（MAX 130V）、500:1（MAX 1300V）。若测量的电压是200V，这时便发现只能选用500:1的探头衰减比。而按第一部分内容中的计算可知，本底噪声有1V左右，这个底噪就有些偏大了，会影响Z终的结果。再比如有些测量情况下不方便固定接地弹簧，而必须使用接地夹线进行固定，但是这样又会引入大量的电磁辐射干扰。

这时候就需要使用滤波器了。噪声和电磁辐射的干扰也和正常信号一样，也是分频段的。如果我们把一部分频段的噪声滤除掉，就可以大大降低底噪和辐射干扰。但是我们又不希望关心的信号被滤除掉，这就需要使用低通滤波器了。

示波器都会有一个20M带宽限制的功能，就是为了降低底噪和辐射干扰，将关心的信号从一堆混乱的信号中摘出来。但是随着开关电源频率的升高，频率的多样化，一个固定的20M带宽限制显然已经不再够用了。

所以，您在测量时，只需要预估一下自己想要测量的频率范围，然后设置好数字滤波器，就可以使你的示波器拥有更低的底噪，使得测量更加准确。

总结

以上是普科科技PRBTEK分享的一些测量电源纹波的注意事项，归纳如下：

1、探头的选择，需要结合探头的耐压范围和被测信号的电压范围来选取，同时还要考虑探头衰减比对本底噪声的放大作用。

2、接地方式的选择，应该尽可能的降低接地回路，如使用接地弹簧。这样既能改善幅频曲线，又能降低电磁辐射的干扰。

3、灵活的使用数字滤波器，将我们需要的信号从“纷纷扰扰”的噪声中提取出来，使得结构更加精确。

4、通过FFT的后期分析功能，可以更加准确的测量开关频率上的噪声大小。

如果您在使用过程有什么问题，咨询普科科技官网：www.prbtek.com

现今社会，电子产品已经广泛应用到日常生活中。电子产品都离不开电源，而电源部件也是大多数电子产品故障的最主要原因。泰克示波器是电源设计工程师必不可少的测试工具。

输出电压纹波是指叠加在直流电压上的交流成分，是电源测试中的一个很重要的指标。开关电源的电压纹波一般由开关电压经电感电容滤波后产生（由开关频率，输入输出电压，拓扑结构，电感，电容决定），同时还受工频电压整流，干扰，负载波动等的影响。电压纹波做为一个输出电压指标，要满足后端元器件或设备使用要求。如果测试结果不满足要求，一般需要增加滤波器件或者改变设计，造成项目成本的增加或交期延长。

但是，电源纹波测试中工程师常常会遇到以下测试误区：

1. 带宽限制

带宽限制是使用示波器测试中首要应该考虑的因素，测试一般使用20MHz带宽限制（非固定，以后端芯片实际要求为准），而开关电源行业使用的示波器和探头一般都在几百MHz，如果忘记做相应的带宽限制，会使测试结果差之千里。

2. 长地线or 短底线

很多工程师都使用探头标配的鳄鱼夹地线进行测试，但是这样的话，会造成地环路很大，引入更多的噪声，特别是长地线经过一些高噪声器件（比如电感，开关管等）时，测试结果会远大于短地线。

3. 探头衰减比（10:1 or 1:1）

测试工程师都习惯于在测试电压纹波时使用示波器标配的10:1探头进行测试，10:1衰减比的探头就是把信号在探头内部衰减10倍，然后示波器显示波形的时候再放大十倍，在放大的过程中会把示波器底噪也同步放大并叠加在测试的电压纹波上，因此使用10：1探头会使电压纹波测试结果变大。测试灵敏度也会受探头衰减比影响，市面上示波器ZG灵敏度基本都是1mV/div，但是配合10：1探头ZG灵敏度会下降到10mV/div，无法进行10mV以下电压纹波的测试。

另外，市面上所有10:1/1:1衰减比可调探头在1:1下都不能满足电压纹波测试需求，因为所有这些探头在1:1下带宽都小于20MHz.

4. 示波器垂直刻度设置是否合理

由于垂直分辨率已经由固定的ADC位数所决定，示波器垂直刻度越大，其底噪以及测试误差就越大，如果测试电压纹波时垂直刻度设置不合理，就会造成非常离谱的结果。我们建议测试电压纹波时要把垂直刻度调整到波形显示高度至少超过1格 （推荐2-3格）。

4 系列 MSO 的 12 位 ADC 及新型 High Res 模式实现了业界领先的垂直 分辨率。

5. 示波器偏置能力是否足够

测试电压纹波时要设置合适的垂直刻度，而设置合适的垂直刻度就需要示波器或者探头有足够的偏置能力，泰克MDO3000、MDO3系示波器提供强大的偏置能力，可以满足大多数直流电压的纹波测试。如果使用的示波器偏置能力不足以满足电压纹波的测试需求，那么就需要使用AC耦合进行测试。

6. BNC同轴线缆如何测试电源纹波

在用户测试现场，也常常会看到客户使用BNC同轴线缆进行电压纹波测试，但是基于阻抗匹配的要求，使用BNC线缆测试时，示波器阻抗一定要设置为50ohm。

但是该方法会产生两个问题：1）会使待测信号增加一个50ohm的负载并进行分压，测试结果会稍微偏低。2）示波器在50ohm阻抗匹配下都不支持AC耦合，因此当示波器偏置能力不够时，使用BNC线缆无法测试电压纹波。

西安安泰测试和泰克厂家合作13年之久，具备泰克示波器以及电源纹波测试专业的技术支持和选型能力；如果大家在使用泰克示波器过程中有什么问题，欢迎访问安泰测试网。

       电子电路（比如手机、服务器等领域）的切换速度、信号摆率比以前更高，同时芯片的封装和信号摆幅却越来越小，对噪音更加敏感。因此，电路设计者们更关心电源噪音的影响。实时示波器是用来进行电源噪音测量的一种常用工具，但是如果使用方法不对可能会带来完全错误的测量结果，PRBTEK在和用户交流过程中发现很多用户的测试方法不尽正确，所以把电源纹波噪音测试中需要注意的一些问题做一下总结，供大家参考。

       由于电源噪音带宽很宽，所以很多人会选择示波器做电源噪音测量。但是不能忽略的是，实时宽带数字示波器以及其探头都有其固有的噪音。如果要测量的噪音与示波器和探头的噪音在相同数量级，那么要进行精确测量将是非常困难的一件事情。

       示波器的主要噪音来源于２个方面：示波器本身的噪音和探头的噪音。

       所有的实时示波器都实用衰减器来调整垂直量程。设置衰减以后示波器本身的噪音会被放大。比如，当不用衰减器时，示波器的基本量程是５ｍＶ/格，假设此时示波器此时的底噪音是５００ｕＶＲＭＳ。当把量程改成５０ｍＶ/格时，示波器会在输入电路中增加一个１０：１的衰减器。为了显示正确的电压信号，示波器Z后显示时会把信号再放大１０倍显示。因此此时示波器的底噪音看起来就有５ｍＶＲＭＳ了。    

      因此，测量噪音时应尽可能使用示波器Z灵敏的量程档。但是示波器在Z灵敏档下通常不具有足够的偏置范围可以把被测直流电压拉到示波器屏幕ZX范围进行测试，因此通常需要利用示波器的ＡＣ耦合功能把直流电平滤掉只测量ＡＣ成分。

       基于同样的原因，在电源测量中也应该尽量使用１：１的探头而不是示波器标配的1０：１的探头。否则示波器的噪音也会被放大。

       探头带来的噪音是在在衰减器前面耦合进来的，因此无论衰减比设置多少，探头贡献的噪音都是一定的。但是，在某些不正确的使用方法下，探头可能会带来额外的噪音，一个典型的例子就是使用长地线。为了方便测试，示波器的的无源探头通常会使用１５ｃｍ左右的鳄鱼夹形式的长地线，但是这对于电源纹波的测试却是不适用的，特别是板上存在开关电源的场合。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恰相当于一个天线，所以会从空间把大的电磁干扰引入测量电路。

       一个简单的验证方法就是把地线和探头前端接在一起，靠近被测电路（不直接接触）就可能在示波器上看到比较大的开关噪音。因此测量过程中应该使用尽可能短的地线。为了减小开关噪音的影响，另一种比较好的办法是使用差分探头，通常差分探头相比单端探头会有更高的共模YZ比，对于YZ共模噪音会有比较好的效果。

       ZH要注意的一点是，通常电源测试都规定了某个频率范围内的纹波和噪音，比如２０ＭＨｚ以内的，而一般示波器的带宽都大于这个要求，因此测试时可以打开示波器的带宽限制功能，这对于减小高频噪音也会有比较好的效果。

       因此，总结一下，对于电源纹波噪音的测试，通常需要注意以下几点：

       １、尽量使用示波器灵敏的量程档；

       ２、尽量使用ＡＣ耦合功能；

       ３、尽量使用小衰减比的探头；

       ４、尽量使用探头的短地线；

       ５、尽量使用差分探头；

       ６、根据需要使用带宽限制功能；

        PRBTEK告知注意了以上问题，电源噪音测试通常会有一个满意的结果。如果您在测试过程中遇到了其他问题，咨询普科科技PRBTEK官网www.prbtek.com

示波器作为电子工程师必备的仪器，它的用途也是十分广泛的，比如纹波测试，检查频率，查看信号质量，测量上升时间、下降时间和过冲，并行总线解码分析等等，其中电源纹波测试是非常热门的应用，今天安泰测试就给大家介绍一下电源纹波测试的意义及方案。

测试要求及意义：

纹波是由于直流稳定电源的电压或电流波动而造成的一种现象，它表现为频率高于工频的类似正弦波的谐波，以及宽度很窄的脉冲波。

对于现代的复杂电子系统，除了需要 AC-DC 的电源外，更多的甚至多级电源轨的系统来说，DC-DC 的纹波噪声也越来越重要，由于纹波以及噪声的存在，会导致很多危害，影响电路的正常工作，所以，一定要准确测量电源的纹波噪声数值 。

纹波噪声的基本测量工具是采用泰克示波器 + 探头的方式，但对示波器和探头是有一些指标上的要求的。纹波噪声一般用有效值或峰值来表示。

今天安泰测试给大家推荐一套热门应用方案，泰克示波器在电源纹波测试的应用方案：

另外本次方案的主角泰克示波器3系列MDO，近期还增加了新功能，可以实现更精确的测量。

屏幕上的垂直网格读数 - 能让人快速目视检查和进行幅值测量分析。

增强的光标测量功能 - 提供一个快速的频率测量或特定波形的每秒周期数 (1/(Δt), 在排除故障时提供更大的灵活性。

在使用e*Scope程控示波器时，能导出省墨模式屏幕截图 - 现在您可以在使用e*Scope软件的时，通过远程网络浏览器反转显示器并进行屏幕截图，而无需保存文件。在报告中添加波形捕获时节省时间，节省打印成本。

安泰测试作为泰克长期合作伙伴，为客户提供泰克示波器选型，样机演示，培训和维修一站式服务，如果你想了解泰克示波器更多详细应用方案，欢迎咨询安泰测试网。

近期，某客户需要测试电磁检测设备上的开关电源电路纹波测试情况，开关电源模块输入端是220V，输出转换成直流12V，需要判断纹波大小情况，以此去排除掉是否是电源模块供应的问题，但是之前测试，用普通电压探头检测效果并不理想，市面上以及通用标配的探头测试噪声引入过大，对于纹波的测试真实度不是很乐观。

客户找到安泰测试，希望我们有详细的方案能够有效减少噪声同时对测试的实际纹波能够观测出来。

开关模式电源

开关模式电源（Switch Mode Power Supply，简称SMPS），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源（例如市电）或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备。

因此开关电源产

对于现代的电子系统，由于其复杂性，不仅限于AC-DC，DC-DC的纹波噪声同样非常重要。纹波及噪声的存在会导致很多危害，影响电路正常工作。因故准确的测量电源纹波噪声是不可或缺的。

纹波噪声的常见测量工具是采用示波器+探头的方式，安泰测试将关于纹波测试中的探头进行介绍。

上图为使用泰克示波器MDO3/MSO4配合TPP0502探头的测试方案，主要针对工频。开关频率以及电路噪声，可针对20MHz以下的情况进行测量。量程方面达到300Vrms，由于输入电容低，可有效减少环境影响。根据需求本方案还可以对功率器件特性诸如SOA、损耗等进行测量。

TPP0502参数：

探头外观图

TPP0502

附：常见参数介绍

1、带宽，代表了探头可测到的zui大信号频率

2、共模yi制比，代表了探头yi制共模干扰的能力，越大代表yi制能力越强

3、输入电容，代表探头对于被测系统的负载影响，输入电容越低，影响越小测试效果越佳。

如需了解泰克示波器及探头更多相关应用欢迎访问安泰测试网。