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開關(guān)電源電壓紋波測試秘笈

來源：東莞市成良智能科技發(fā)布時(shí)間：2019-09-25 點(diǎn)擊量：965

在開關(guān)電源測試的示波器設(shè)置帶寬之外的信號，是急劇衰減的。這個可以回答“設(shè)置20MHz帶寬限制后，測試紋波明顯下降”這個現(xiàn)象，20MHz后的信號迅速衰減，所以測試到的信號幅度下降。

開關(guān)電源之測試示波器中的“20MHz帶寬限制”這個選項(xiàng)，是不是滿足我們的測試需求？理解測試帶寬的選擇，我們還需要介紹一個原理：奈奎斯特采樣定理：

在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號中最高頻率fmax的2倍時(shí)(fs.max>2fmax)，采樣之后的數(shù)字信號才能完整地保留了原始信號中的信息；實(shí)際應(yīng)用中考慮到示波器抗混疊濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)，在模擬應(yīng)用中一般取采樣頻率為信號最高頻率的3～5倍時(shí)，才能獲得完整的原始信號信息。

一般AC-DC的開關(guān)頻率都在200KHz以內(nèi)，DC-DC在3MHz以內(nèi)，頻率都不高；但開關(guān)電源中，開關(guān)電源中信號變化最快的是開關(guān)管的上升時(shí)間，而非開關(guān)頻率，所以開關(guān)電源紋波測量的帶寬取決于開關(guān)管的上升時(shí)間，對于高頻示波器，其上升時(shí)間Tr=0.35/BW(MHz)，所以，20MHz帶寬對應(yīng)的上升時(shí)間是17.5nS；而對于大多數(shù)開關(guān)管，其上升時(shí)間都在100nS的級別，所以這種情況下20MHz是滿足5倍被測量信號最高頻率的；

小結(jié)：信噪比足夠大+滿足信號測量精度都滿足的前提下，選擇的帶寬才是合適的，20MHz就是大多數(shù)情況下開關(guān)電源紋波信噪比的最佳選擇點(diǎn)（之所以是大多數(shù)情況，是因?yàn)橛刑厥馇闆r，比如測試采用新型coolmos作為功率器件的開關(guān)電源時(shí)，20MHz就顯得小了，需要擴(kuò)展到300MHz以上）。

說說開關(guān)電源測試之探頭的選擇
示波器的輸入阻抗和探頭的阻抗構(gòu)成了一條衰減器電路，示波器會自動檢測探頭的衰減比并重新調(diào)整示波器的垂直量程設(shè)置，以反應(yīng)出探頭的衰減。需要特別注意的是：信號被衰減,但噪聲不會被衰減；開關(guān)電源之測試示波器內(nèi)軟件將衰減的信號放大N倍（N為探頭衰減比）,同時(shí)噪聲也放大N倍。

舉例：假設(shè)示波器底噪是2mV，我們要測試一個實(shí)際為50mV的紋波。
采用1：1的探頭，測試到的紋波就是2mV（底噪放大一倍）+50mV（實(shí)際）=52mV；
采用10：1的探頭，測試到的紋波就是2mV*10（底噪放大10倍）+50mV（實(shí)際）=70mV；
采用100:1的探頭，測試到的紋波就是2mV*100（底噪放大100倍）+50mV（實(shí)際）=250mV；
可以看出，采用100：1的探頭測試50mV級別的紋波，結(jié)果已經(jīng)是嚴(yán)重偏離實(shí)際情況了。

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