地線(xiàn)要短――測試開(kāi)關(guān)電源紋波時(shí)

開(kāi)關(guān)電源的紋波是指，疊加在開(kāi)關(guān)電源輸出電壓上，頻率與開(kāi)關(guān)頻率一致的交流量，其產(chǎn)生原因是開(kāi)關(guān)電源的電流紋波作用在電容的ESR上。而噪聲一般是指全帶寬下輸出電壓上疊加的交流量。

測量紋波、噪聲，需要使用隔直板+同軸電纜，而隔直板上的電容容量需要根據開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行確定。

紋波測量：用同軸電纜從電源模塊上引出輸出，接到隔直板上，然后再通過(guò)同軸電纜接入示波器。示波器阻抗選擇50歐姆，AC耦合，帶寬限制在20MHz，然后進(jìn)行測量與讀數。測出的波形一般近似于三角波。

噪聲測量：將示波器的帶寬限制取消，其余配置相同，然后進(jìn)行測量與讀數。

我們在測試紋波的時(shí)候，希望能夠測試準確，不希望其他頻段的干擾引入導致測試數據異常。所以用同軸電纜或者探頭測試紋波的時(shí)候，地線(xiàn)的處理都尤為關(guān)鍵，否則會(huì )通過(guò)地線(xiàn)引入不必要的噪聲。

在圖所示的示例中，測試者犯了兩個(gè)錯誤。他的第一個(gè)錯誤是使用了一支帶長(cháng)接地引線(xiàn)的示波器探針;他的第二個(gè)錯誤是將探針形成的環(huán)路和接地引線(xiàn)均置于電源變壓器和開(kāi)關(guān)元件附近;他的最后一個(gè)錯誤是允許示波器探針和輸出電容之間存在多余電感。該問(wèn)題在紋波波形中表現為高頻拾取。在電源中，存在大量可以很輕松地與探針耦合的高速、大信號電壓和電流波形，其中包括耦合自電源變壓器的磁場(chǎng)，耦合自開(kāi)關(guān)節點(diǎn)的電場(chǎng)，以及由變壓器互繞電容產(chǎn)生的共模電流。

DC/DC模塊的電源紋波指標是一項很重要的參數。干凈的電源是數字電路穩定工作的前提，也是模擬器件的各項參數的重要保障。為確定電源的質(zhì)量，必須對DC/DC模塊的輸出紋波進(jìn)行測量。但很多人測量得到的紋波值動(dòng)輒上百mV，甚至幾百mV，遠遠比器件手冊提供的最大紋波值大，這主要是測量方法的不正確造成的。

正確的測量方法

1)限制示波器帶寬為20MHz(大多中低端示波器檔位限制在20MHz，高端產(chǎn)品還有200MHz帶寬限制的選擇)，目的是避免數字電路的高頻噪聲影響紋波測量，盡量保證測量的準確性。

2)設置耦合方式為交流耦合，方便測量(以更小檔位來(lái)仔細觀(guān)測紋波，不關(guān)心直流電平).

3)保證探頭接地盡量短(測量紋波動(dòng)輒上百mV的主要原因就是接地線(xiàn)太長(cháng))，盡量使用探頭自帶的原裝測試短針。如果沒(méi)有測試短針，可以拆除探頭的接地線(xiàn)和外殼，露出探頭地殼，自制接地線(xiàn)纏繞在探頭地殼上，保證接地線(xiàn)長(cháng)度小于1cm。

4)示波器地懸空，只通過(guò)探頭地與測試信號的參考點(diǎn)共地，不要通過(guò)其他方式與測試設備共地，這樣會(huì )給紋波測量引入很大的地噪聲。例如：當示波器和其他儀器共插線(xiàn)板時(shí)，其他儀器的開(kāi)關(guān)可能通過(guò)接地線(xiàn)給測試帶來(lái)噪聲干擾。

地線(xiàn)過(guò)長(cháng)，導致測試結果明顯不正確。

探頭的GND和信號兩個(gè)探測點(diǎn)的距離也非常重要，當兩點(diǎn)相距較遠，會(huì )有很多EMI噪聲輻射到探頭的信號回路中(如下圖所示)，示波器觀(guān)察的波形包括了其他信號分量，導致錯誤的測試結果。所以要盡量減小探頭的信號與地的探測點(diǎn)間距，減小環(huán)路面積。

在隔離電源中，會(huì )產(chǎn)生大量流經(jīng)探針接地連接點(diǎn)的共模電流。這就在電源接地連接點(diǎn)和示波器接地連接點(diǎn)之間形成了壓降，從而表現為紋波。要防止這一問(wèn)題的出現，我們就需要特別注意電源設計的共模濾波。另外，將示波器引線(xiàn)纏繞在鐵氧體磁心周?chē)灿兄谧钚』@種電流。這樣就形成了一個(gè)共模電感器，其在不影響差分電壓測量的同時(shí)，還減少了共模電流引起的測量誤差。下圖顯示了該完全相同電路的紋波電壓，其使用了改進(jìn)的測量方法。這樣，高頻峰值就被真正地消除了。

1.有條件的話(huà)使用隔直板+同軸電纜的配置，同軸電纜能很好的抑制空間中的輻射。

2.單純使用示波器測量的話(huà)，地線(xiàn)夾要盡可能短，并繞在探針上，即成環(huán)最小;有條件的話(huà)，將示波器引線(xiàn)纏繞在鐵氧體磁芯上。

3.最好直接測量電源模塊的輸出引腳。