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        說說電源紋波

        大家好,我是廣元兄。很高興和大家分享信號完整性的相關知識。希望大家點贊,分享。

        Slogan:一起學習,共同進步!=

        電源紋波產生原因

        我們常見的開關電源,是輸入的交流電壓經過整流、穩壓、濾波等處理后得到的,雖然經過了處理,但直流電平上還是會有周期性和隨機性的雜波信號,這些我們不需要的部分就是紋波。

        開關電源的紋波是隨機信號,隨著時間變化在直流輸出電平上來回波動的交流量,周期和幅值不是固定的。

        這里需要和電源噪聲相區別,電源噪聲一般是指全帶寬下輸出電壓上疊加的交流量。電源紋波是低頻噪聲,測量需要將帶寬限制在20MHz,而電源噪聲測量需要將帶寬限制取消,全帶寬測量。

        為什么電源紋波是低頻?這是因為整個電源分配網絡上分布著不同容值的電容,產生著寄生效應,形成了類似于低通濾波器,所以電源的高頻分量不高。

        電源紋波的危害

        實際的產品運行中,紋波是需要我們注意管控的部分,那紋波有哪些危害:

        ①降低電源的使用效率

        ②干擾電路的邏輯關系

        ③加大設備的錯誤運行幾率

        電源紋波的測量

        既然紋波存在危害,那我們需要做什么測試,來保證紋波的影響符合產品設計要求。

        • 測量要求

        紋波測量有環境要求,除了我們常說的溫濕度,即室溫(20℃左右)和濕度(<80%),還有測試產品放置時間(≥24H),震動和電磁干擾小等要求。不同的環境會測出不同結果,當然不同的產品有不同的標準。比如,產品是否需要做負載測試。消費類產品,不做負載測試,這是有區別的。

        • 測量標準

        電源紋波的測量方法通常分為兩類,一類是單獨電源的測量,另一類是產品的調試測量。紋波電壓可以用絕對量表示,也可用相對量來表示。常用的就是紋波系數,紋波電壓與直流輸出電壓的比例,就是紋波電壓的有效值與直流輸出電壓的百分比,來評估直流電源的濾波性能。一般測試紋波的標準是≤5%。

        • 測量點的選擇

        測量點選擇可以從下面的方向考慮:

        ①選取靠近負載且離電源源端較遠的去耦電容

        ②盡量選取封裝小的電容(0201)

        ③不同容值要保證有測試點

        • 測量注意點

        ①帶寬選擇

        在測量時,要先打開示波器的帶寬限制功能,把帶寬限制在20MHz,避免高頻噪聲影響紋波測量。用探頭的屏蔽地和輸出地連接,減少因地線過長產生的環路干擾。

        在探頭的正負極之間,并聯一個0.1uF的電容,這也是限制帶寬的一種方法,用于濾除高頻信號。

        ②探頭接地處理

        保證探頭接地盡量短。探頭都有一個接地夾,它與探頭正極形成的環路,環路面積越大,其他信號分量就越多,噪聲輻射到信號的回路中的可能性越大,導致錯誤的測試結果。

        還有一種說法,如果板子上的高頻信號穿過,會在示波器上形成比噪聲信號還要大的電壓,因此測量紋波這種小信號時,一定要保證這個環路越小越好。

        探頭測試紋波的時候,地線的處理都尤為關鍵,否則會通過地線引入不必要的噪聲。最好的縮短接地路徑的方法是用接地環。

        ③探頭的檔位選擇

        探頭有X10和X1檔位,電源紋波測試選擇X1。這是因為如果使用10X探頭,信號在探頭先衰減10倍,進入示波器后再放大10倍。對于小信號而言,衰減10倍后,這部分信號很有可能就隱藏在底噪里面了。

        示波器輸入信噪比計算公式:

        假設我們輸入一個10mV隨機輸入信號,也可能是噪聲。這時候示波器的隨機噪聲是200uV,代入信噪比公式。

        10X衰減探頭的SNR:

        1X衰減探頭的SNR是:

        由此可以看出,1X探頭能獲得更好的信噪比,也就更能準確還原低頻信號。

        電源紋波的抑制

        抑制電源紋波的通常方法:增加濾波電容、減小器件的寄生電容、采用多級濾波電路、合理布局布線等。

        聲明:本內容為作者獨立觀點,不代表電子星球立場。未經允許不得轉載。授權事宜與稿件投訴,請聯系:editor@netbroad.com
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