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初级工程师如何正确的使用示波器测量纹波

Answer 1

初级工程师如何正确的使用示波器(示波器原理)测量纹波呢?示波器(示波器使用方法)能够将肉眼看不到的电信号转换成可以看见的图像，便于大家研究各种电现象的变化过程。它是一种用途广泛的电子测量仪器，可以用来观察各种不同信号幅度随时间变化的一些波形曲线，还可以测试各种不同的电量，比如电压、电流、相位差、调幅度等等。本文主要介绍了，在接下来的文章中，小编将会与您仪器分享相关知识。 我们利用示波器(示波器的作用)做的任何测量都归结为都电压的测量，该器件可以测量各种波形的电压幅度，既可以用来测量直流电压和正弦电压，还可以测量脉冲或者非正弦电压的幅度。除此之外，示波器还可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值，比如上冲量或者顶部下降量。这一点是其他任何电压测量仪器都不能比拟的。如何正确的使用示波器测量纹波常常让一些初级工程师感到很苦恼，他们在进行测量时经常会犯以下几点错误：(1)使用了一支带长接地引线的示波器探针;(2)将探针形成的环路和接地引线均置于电源变压器和开关元件附近;(3)允许示波器探针和输出电容之间存在多余电感。在电源中，存在大量可以很轻松地与探针耦合的高速、大信号电压和电流波形，其中包括耦合自电源变压器的磁场，耦合自开关节点的电场，以及由变压器互绕电容产生的共模电流。呢?利用正确的测量方法可以大大地改善测得纹波结果。首先，通常使用带宽限制来规定纹波，以防止拾取并非真正存在的高频噪声。为用于测量的示波器设定正确的带宽限制;其次，通过取掉探针“帽”，并构成一个拾波器，可以消除由长接地引线形成的天线。将一小段线缠绕在探针接地连接点周围，并将该接地连接至电源。这样做可以缩短暴露于电源附近高电磁辐射的端头长度，从而进一步减少拾波。在隔离电源中，会产生大量流经探针接地连接点的共模电流。在电源接地连接点和示波器接地连接点之间形成了压降，从而表现为纹波。为防止这一问题的出现就需要特别注意电源设计的共模滤波。另外，将示波器引线缠绕在铁氧体磁心周围也有助于最小化这种电流。这样就形成了一个共模电感器，其在不影响差分电压测量的同时，还减少了共模电流引起的测量误差。集成到系统中以后，电源纹波性能甚至会更好。在电源和系统其他组件之间几乎总是会存在一些电感。这种电感可能存在于布线中，抑或只有蚀刻存在于 PWB 上。在芯片周围总是会存在额外的旁路电容，它们就是电源的负载。这二者共同构成一个低通滤波器，进一步降低了电源纹波和/或高频噪声。在极端情况下，电流短时流经 15 nH 电感和 10 μF 旁路电容的一英寸导体时，该滤波器的截止频率为 400 kHz。这种情况下，就意味着高频噪声将会得到极大降低。该滤波器的截止频率会在电源纹波频率以下，从而有可能大大降低纹波。电源输出的直流电压应为一固定值， 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，或多或少会有剩余的交流成分，包含周期性与随机性成分的杂波信号称之为纹波。较大的纹波会影响CPU与GPU正常工作，这个数值越小越好。呢?以上就是小编就此为大家做的相关介绍，相信在小编的讲解下，各位读者对如何正确的使用示波器这个问题都有了更深入的了解吧。在使用示波器时，大家还需注意要让仪器在安全范围内正常工作，这样才能保证仪器和操作人员的安全。

Answer 2

用示波器测量波纹的方法：
1、电压信号测量方法
电压信号测量法是用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。对于稳压电源的测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号。测试选用的示波器必须配有电压测量探头，并且示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。因此，在测量之前需要进行如下设置：
1）通道设置：选择通道的耦合方式，使得能从被测信号中去掉直流信号，从而直接测量所叠加的交流信号；选择关掉宽带限制；按照衰减要求选用适当衰减比例探头。
2）触发设置：对所选通道按照上升沿触发的方式根据需要选择自动触发或正常触发。自动触发能够实时地显示你所需要的测量的数值；正常触发在设置触发电平后能够捕捉某次测量时的信号波形。
3）采样长度(秒/ 格)设置：在测量时，反复调节旋转按钮，直到所显示波形是真实的完整的波形。以免设置的采样长度过大漏掉实际信号中的高频成分，或设置的采样长度过小只看到所测实际信号的局部。
4）采样方式和采样次数：根据实际需要设定采样方式，如峰值测量法等。并根据采样频率和采样长度选择合适的采样次数。通过选择对应通道的峰值测量，示波器就把所需要的数据及时显示出来。也可以选择对应通道的频率、最大值、均方根值等。
2、电流信号测量方法
电流信号测量法是测量叠加在直流电流信号上的交流纹波电流信号。对于纹波指标要求比较高的稳流电源，采用电流信号直接测量法可以得到更加真实的纹波信号。电流信号测量法比电压信号测量法多用了一个电流放大器和一个电流探头。测量中用电流探头夹住输出到负载的电流信号来测量输出电流的纹波信号，在整个测试的过程中，示波器及电流放大器的设置是能否采样到真实信号的关键。
用电流信号测量法测量时，除探头的设置外，示波器的设置方法与电压信号测量法相同。电流信号测量法选用电流探头的方式，探头的比例必须与放大器所设置的比例相同，以使示波器所读数据为真实数据。用电流信号测量法进行测量时，需先打开示波器，然后再打开电放大器。并且在使用前对电流探头进行消磁。

Answer 3

注意一些初级工程师感到很苦恼，他们在进行测量时经常会犯以下几点错误：
(1)使用了一支带长接地引线的示波器探针;
(2)将探针形成的环路和接地引线均置于电源变压器和开关元件附近;
(3)允许示波器探针和输出电容之间存在多余电感。
在电源中，存在大量可以很轻松地与探针耦合的高速、大信号电压和电流波形，其中包括耦合自电源变压器的磁场，耦合自开关节点的电场，以及由变压器互绕电容产生的共模电流。
初级工程师如何正确的使用示波器测量纹波呢?利用正确的测量方法可以大大地改善测得纹波结果。
首先，通常使用带宽限制来规定纹波，以防止拾取并非真正存在的高频噪声。为用于测量的示波器设定正确的带宽限制;
其次，通过取掉探针“帽”，并构成一个拾波器，可以消除由长接地引线形成的天线。将一小段线缠绕在探针接地连接点周围，并将该接地连接至电源。这样做可以缩短暴露于电源附近高电磁辐射的端头长度，从而进一步减少拾波。
在隔离电源中，会产生大量流经探针接地连接点的共模电流。在电源接地连接点和示波器接地连接点之间形成了压降，从而表现为纹波。为防止这一问题的出现就需要特别注意电源设计的共模滤波。
另外，将示波器引线缠绕在铁氧体磁心周围也有助于最小化这种电流。这样就形成了一个共模电感器，其在不影响差分电压测量的同时，还减少了共模电流引起的测量误差。
集成到系统中以后，电源纹波性能甚至会更好。在电源和系统其他组件之间几乎总是会存在一些电感。这种电感可能存在于布线中，抑或只有蚀刻存在于 PWB 上。在芯片周围总是会存在额外的旁路电容，它们就是电源的负载。这二者共同构成一个低通滤波器，进一步降低了电源纹波和/或高频噪声。
在极端情况下，电流短时流经 15 nH 电感和 10 μF 旁路电容的一英寸导体时，该滤波器的截止频率为 400 kHz。这种情况下，就意味着高频噪声将会得到极大降低。该滤波器的截止频率会在电源纹波频率以下，从而有可能大大降低纹波。
电源输出的直流电压应为一固定值， 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，或多或少会有剩余的交流成分，包含周期性与随机性成分的杂波信号称之为纹波。较大的纹波会影响CPU与GPU正常工作，这个数值越小越好。
初级工程师如何正确的使用示波器测量纹波呢?以上就是小编就此为大家做的相关介绍，相信在小编的讲解下，各位读者对如何正确的使用示波器这个问题都有了更深入的了解吧。在使用示波器时，大家还需注意要让仪器在安全范围内正常工作，这样才能保证仪器和操作人员的安全。

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