如何去測(cè)得電源紋波和噪聲的詳細(xì)資料說(shuō)明

對(duì)于硬件工程師來(lái)說(shuō)，一些工具的使用也至關(guān)重要，工具使用的不當(dāng)，往往導(dǎo)致得到的結(jié)果也是不正確的，可能會(huì)給硬件工程師一個(gè)錯(cuò)誤的判斷。本章就會(huì)列舉出很多實(shí)用的關(guān)于硬件工程師必須要會(huì)的一些工具的使用方法和技巧。

測(cè)電源紋波

電源紋波如何測(cè)得？你設(shè)計(jì)的電源紋波多大？你怎么降低電源的紋波和噪聲？

以上一系列問(wèn)題是筆者在面試過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的，這也是很多面試硬件工程師很喜歡問(wèn)的問(wèn)題。之前的博客多多少少都有提到關(guān)于電源紋波和噪聲的濾除方法，這里就不再贅述。

本小節(jié)就講講該如何去測(cè)得電源紋波和噪聲。

圖1 電源紋波和噪聲示意圖

上圖是電源紋波和噪聲的示意圖，紋波就是電源輸出直流中的交流部分，也就是低頻部分，而噪聲是其中的高頻部分。只要我們?cè)O(shè)計(jì)的電源在合理的范圍之內(nèi)，通常認(rèn)為都是可以的。如5V和3.3V在50mV以下都認(rèn)為是正常的。一般紋波不能超過(guò)供電電壓值的1%。

圖2 利用示波器側(cè)電源紋波的示意圖

上圖是利用示波器去測(cè)電源紋波和噪聲的示意圖。對(duì)于我們使用的示波器來(lái)說(shuō)，探頭一般是無(wú)源探頭。關(guān)于示波器探頭的選取，這里不過(guò)多詳細(xì)的解釋，讀者可自行搜索資料。

就是上面一個(gè)簡(jiǎn)單的示意圖，導(dǎo)致很多初級(jí)工程師會(huì)想當(dāng)然的用圖3來(lái)測(cè)試電源的紋波。

圖3 錯(cuò)誤利用示波器側(cè)電源紋波的示意圖

上述可能是大多初級(jí)工程師上來(lái)就測(cè)試的方法。這種測(cè)量往往測(cè)得電源紋波值和噪聲指偏大，不能盡可能的去顯示真實(shí)的情況。注意這里的用詞，其實(shí)示波器也不能完全顯示真實(shí)的情況，也有一定的偏差，只要在容忍的范圍，都是可以接受的。

圖4 錯(cuò)誤利用示波器側(cè)電源紋波的影響

圖4是利用示波器錯(cuò)誤的測(cè)量方法所帶來(lái)的后果，由于地線與探頭組成的回路面積太大（由剖面線組成的面積），它相當(dāng)于一根“天線”，極易受到EMI的干擾，也會(huì)吸收空中的其他高頻噪聲，所以輸出的紋波和噪聲電壓相當(dāng)大。

圖5是采用專用示波器測(cè)量探頭測(cè)量的示意圖，探頭上面的彈簧繞線，一般在購(gòu)買(mǎi)示波器的時(shí)候，都會(huì)帶有，將常用示波器探頭上面的帶有鱷魚(yú)夾的地線取下來(lái)，然后套上彈簧繞線，這樣會(huì)構(gòu)成一個(gè)極小的地線和探頭之間的回路，最大限度的減少噪聲的誤入。圖23.6是筆者所用的示波器探頭。

圖5 正確使用示波器探頭方法

圖6 實(shí)際示波器接法

示波器探頭搞定之后，接下來(lái)就是要調(diào)整示波器各參數(shù)了。若是測(cè)紋波，需要限制帶寬，一般是20MHz，若是測(cè)噪聲，不需要限制帶寬，需設(shè)定全頻帶。

對(duì)所選通道設(shè)置耦合方式，因?yàn)闇y(cè)紋波，設(shè)定AC耦合方式；

對(duì)所選通道設(shè)置帶寬（假定測(cè)紋波），限制為20MHz，一般在通道設(shè)置上會(huì)有帶寬限制選項(xiàng)；

觸發(fā)方式需要設(shè)置為邊沿觸發(fā)方式，上升沿即可，且選擇自動(dòng)觸發(fā)，實(shí)時(shí)觀測(cè)紋波；

對(duì)Y軸和X軸設(shè)置合適的采樣長(zhǎng)度，筆者習(xí)慣上將Y軸設(shè)定為100mV/，X軸設(shè)定為100us/；

測(cè)量方法選擇峰峰值測(cè)量。