電(dian)源(yuan)紋波(bo)的測量(liang)方法大致分(fen)為兩種：一種是電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)(hao)測量(liang)法；另一鐘是電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)(hao)測量(liang)法。電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)(hao)測量(liang)紋波(bo)是指，用(yong)示波(bo)器測量(liang)疊加(jia)在直流(liu)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)(hao)上的交(jiao)流(liu)紋波(bo)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)(hao)。

一、什么叫紋波？

紋(wen)波（ripple）的定義是指在直流電(dian)壓或電(dian)流中，疊加(jia)在直流穩定量上的交流分量。它(ta)主要有以下(xia)害(hai)處：1.1．容(rong)易在(zai)用(yong)電器(qi)上產生(sheng)諧波，而諧波會產生(sheng)更多(duo)的危害；1.2．降低了電源的效率；1.3．較強的(de)紋波會造成浪涌電壓或(huo)電流的(de)產生，導(dao)致(zhi)燒(shao)毀用(yong)電器；1.4．會干擾數字電路的邏輯關系，影響(xiang)其正常(chang)工作(zuo)；1.5．會帶(dai)來(lai)噪音(yin)干(gan)擾(rao)，使(shi)圖像(xiang)設備、音(yin)響設備不能正常工作

二、紋(wen)波(bo)、紋(wen)波(bo)系(xi)數(shu)的(de)表(biao)示(shi)方法可以用有效(xiao)值(zhi)或峰值(zhi)來表(biao)示(shi)，或者用絕對量(liang)、相對量(liang)來表(biao)示(shi)；單位(wei)通常為(wei)：mV例如(ru)：一個電源(yuan)工作在穩壓(ya)(ya)狀態(tai)，其輸出為(wei)12V5A，測得紋(wen)波(bo)的(de)有效(xiao)值(zhi)為(wei)10mV， 這10mV就是紋(wen)波(bo)的(de)絕對量(liang)，而相對量(liang)，即紋(wen)波(bo)系(xi)數(shu)=紋(wen)波(bo)電壓(ya)(ya)/輸出電壓(ya)(ya)=10mv/12V=0.12%。

三、紋波的測試(shi)方法

3.1．以(yi)20M示(shi)波器(qi)帶寬為限制標準，電(dian)(dian)壓(ya)設(she)為PK-PK（也有測有效值的(de)(de)），去除示(shi)波器(qi)控頭上的(de)(de)夾(jia)子與(yu)地線(xian)（因(yin)為這個(ge)(ge)(ge)本(ben)身(shen)的(de)(de)夾(jia)子與(yu)地線(xian)會形(xing)成(cheng)環路，像一個(ge)(ge)(ge)天線(xian)接收雜訊(xun)，引入一些不必要的(de)(de)雜訊(xun)），使(shi)用(yong)(yong)接地環（不使(shi)用(yong)(yong)接地環也可以(yi)，不過要考慮其產(chan)生的(de)(de)誤差），在探(tan)頭上并(bing)聯一個(ge)(ge)(ge)10UF電(dian)(dian)解電(dian)(dian)容(rong)與(yu)一個(ge)(ge)(ge)0.1UF瓷片電(dian)(dian)容(rong)，用(yong)(yong)示(shi)波器(qi)的(de)(de)探(tan)針(zhen)直(zhi)接進行測試；如果示(shi)波器(qi)探(tan)頭不是直(zhi)接接觸輸出點，應該用(yong)(yong)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)，或者(zhe)50Ω同軸電(dian)(dian)纜方(fang)式測量。

四、開關電源紋波的(de)主要分(fen)類開關電源輸出紋波主要來源于五個方面：4.1.輸(shu)入低頻(pin)(pin)紋(wen)(wen)波;4.2.高頻(pin)(pin)紋(wen)(wen)波;4.3.寄生(sheng)參數引起的(de)(de)共模(mo)紋(wen)(wen)波噪(zao)聲(sheng);4.4.功率器件開關過程中(zhong)產生(sheng)的(de)(de)超高頻(pin)(pin)諧振噪(zao)聲(sheng);4.5.閉環調節控(kong)制引起的(de)(de)紋(wen)(wen)波噪(zao)聲(sheng)。

五、電源紋波測試(shi)

紋波(bo)是(shi)(shi)疊加在直流信號上的交流干擾信號，是(shi)(shi)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)測試(shi)中的一個(ge)很重要(yao)的標準。尤其(qi)是(shi)(shi)作特(te)殊用(yong)途的電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)，如激(ji)光器電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)，紋波(bo)則(ze)是(shi)(shi)其(qi)致命要(yao)害之一。所(suo)以(yi)，電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)紋波(bo)的測試(shi)就顯得極為重要(yao)。

電源紋(wen)波的測(ce)量(liang)方法大(da)致分為兩種(zhong)：一種(zhong)是(shi)電壓信(xin)號(hao)測(ce)量(liang)法；另(ling)一鐘是(shi)電流信(xin)號(hao)測(ce)量(liang)法。

一(yi)般(ban)對(dui)于(yu)(yu)恒(heng)壓源(yuan)(yuan)或紋(wen)波(bo)性(xing)能要求不大(da)的恒(heng)流(liu)(liu)源(yuan)(yuan)，都可以用(yong)電(dian)壓信號測量法。而(er)對(dui)于(yu)(yu)紋(wen)波(bo)性(xing)能要求高(gao)的恒(heng)流(liu)(liu)源(yuan)(yuan)則最好(hao)用(yong)電(dian)流(liu)(liu)信號測量法。

電(dian)(dian)壓(ya)(ya)信(xin)號(hao)(hao)測量(liang)紋波(bo)是指，用(yong)示波(bo)器測量(liang)疊(die)加在(zai)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)信(xin)號(hao)(hao)上的(de)交流(liu)紋波(bo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)信(xin)號(hao)(hao)。對(dui)于恒壓(ya)(ya)源(yuan)，測試可以直(zhi)接用(yong)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)探頭測量(liang)輸出到(dao)負載(zai)上的(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)信(xin)號(hao)(hao)。對(dui)于恒流(liu)源(yuan)的(de)測試，則(ze)一般是通(tong)過(guo)使用(yong)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)探頭，測量(liang)采樣(yang)電(dian)(dian)阻(zu)兩端的(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)波(bo)形(xing)。整個測試過(guo)程中，示波(bo)器的(de)設置是能否采樣(yang)到(dao)真實(shi)信(xin)號(hao)(hao)的(de)關鍵(jian)。

所用的儀器(qi)是：配有電(dian)壓測量探頭(tou)的TDS1012B示波器(qi)。測量之前需要(yao)進行如(ru)下設置。

1.通(tong)道設(she)(she)置：耦合(he)(he)：即通(tong)道耦合(he)(he)方(fang)式的(de)選(xuan)擇(ze)。紋波(bo)是疊加(jia)在直流信號(hao)上的(de)交(jiao)流信號(hao)，所(suo)(suo)以，我們(men)要測試紋波(bo)信號(hao)就可以去掉直流信號(hao)，直接測量(liang)所(suo)(suo)疊加(jia)的(de)交(jiao)流信號(hao)就好。寬(kuan)帶限制：關探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)：首先選(xuan)用電(dian)壓探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)的(de)方(fang)式。然(ran)后(hou)選(xuan)擇(ze)探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)的(de)衰減(jian)比(bi)例。必(bi)須(xu)與實際所(suo)(suo)用探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)的(de)衰減(jian)比(bi)例保持一致(zhi)，這樣從示波(bo)器所(suo)(suo)讀取數(shu)才是真實的(de)數(shu)據。比(bi)如，所(suo)(suo)用電(dian)壓探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)放在×10檔，則(ze)此(ci)時，這里的(de)探(tan)(tan)頭(tou)(tou)(tou)的(de)選(xuan)項也必(bi)須(xu)設(she)(she)置為×10檔。

2.觸(chu)(chu)發(fa)(fa)設(she)(she)置(zhi)(zhi)(zhi)：類型(xing)：邊沿信(xin)源：實(shi)際所選(xuan)(xuan)擇(ze)的(de)(de)通道，如(ru)，準備用(yong)CH1通道進行測試，則此處就應該選(xuan)(xuan)擇(ze)為CH1。斜率：上(shang)升。觸(chu)(chu)發(fa)(fa)方(fang)式(shi)：如(ru)果是(shi)(shi)在(zai)實(shi)時(shi)(shi)地(di)(di)觀察紋波(bo)信(xin)號(hao)，則選(xuan)(xuan)擇(ze)‘自(zi)(zi)動(dong)’觸(chu)(chu)發(fa)(fa)。示波(bo)器會(hui)自(zi)(zi)動(dong)跟隨實(shi)際所測信(xin)號(hao)的(de)(de)變化，并顯示。這個時(shi)(shi)候，你(ni)(ni)也(ye)可通過設(she)(she)置(zhi)(zhi)(zhi)測量按(an)鈕，實(shi)時(shi)(shi)地(di)(di)顯示你(ni)(ni)所需(xu)(xu)要(yao)的(de)(de)測量的(de)(de)數值。但是(shi)(shi)，如(ru)果你(ni)(ni)想要(yao)捕捉(zhuo)某次測量時(shi)(shi)的(de)(de)信(xin)號(hao)波(bo)形，則需(xu)(xu)要(yao)將觸(chu)(chu)發(fa)(fa)方(fang)式(shi)設(she)(she)置(zhi)(zhi)(zhi)為‘正常’觸(chu)(chu)發(fa)(fa)。此時(shi)(shi)，還需(xu)(xu)要(yao)設(she)(she)置(zhi)(zhi)(zhi)觸(chu)(chu)發(fa)(fa)電(dian)平的(de)(de)大小(xiao)。一(yi)(yi)般當你(ni)(ni)知(zhi)道你(ni)(ni)所測量的(de)(de)信(xin)號(hao)峰值時(shi)(shi)，將觸(chu)(chu)發(fa)(fa)電(dian)平設(she)(she)置(zhi)(zhi)(zhi)為所測信(xin)號(hao)峰值的(de)(de)1/3處。如(ru)果不(bu)知(zhi)道，則觸(chu)(chu)發(fa)(fa)電(dian)平可以設(she)(she)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)稍微(wei)小(xiao)一(yi)(yi)些。耦(ou)合：直流或交流…，一(yi)(yi)般用(yong)交流耦(ou)合。

3.采樣(yang)長(chang)度（秒/格）：采樣長度(du)(du)的(de)設(she)置(zhi)(zhi)決定能否采樣到(dao)(dao)(dao)所(suo)需要的(de)數(shu)據(ju)。當所(suo)設(she)置(zhi)(zhi)的(de)采樣長度(du)(du)過大時(shi)，就會漏掉實(shi)際信號(hao)中(zhong)的(de)高頻成分(fen)；當所(suo)設(she)置(zhi)(zhi)的(de)采樣長度(du)(du)過小時(shi)，就只(zhi)能看到(dao)(dao)(dao)所(suo)測實(shi)際信號(hao)的(de)局(ju)部(bu)，同(tong)樣無法得到(dao)(dao)(dao)真(zhen)(zhen)實(shi)的(de)實(shi)際信號(hao)。所(suo)以，在實(shi)際測量(liang)時(shi)，需來回旋轉按鈕，仔細觀(guan)察，直到(dao)(dao)(dao)所(suo)顯示波(bo)形(xing)是真(zhen)(zhen)實(shi)的(de)完(wan)整(zheng)的(de)波(bo)形(xing)。

4.采樣方(fang)式：可(ke)根據實(shi)際需要(yao)(yao)設定。如，要(yao)(yao)求(qiu)測(ce)量紋波的P-P值(zhi)，則最好選擇峰值(zhi)測(ce)量法。采樣次數也可(ke)根據實(shi)際需要(yao)(yao)設定，這(zhe)與采樣頻率及采樣長度有關。

5.測(ce)量：通(tong)過選(xuan)擇對(dui)應通(tong)道的峰值測(ce)量，示波器就可以(yi)幫你(ni)把(ba)所需要的數據及(ji)時(shi)顯示出來。同時(shi)也可以(yi)選(xuan)擇對(dui)應通(tong)道的頻率、最大(da)值、均方(fang)根值等。

通過對(dui)(dui)示(shi)波(bo)器進(jin)行合理(li)設置和規范的(de)操作，一(yi)定(ding)可以得(de)到所需(xu)的(de)紋(wen)波(bo)信(xin)號。但是，在測量過程中一(yi)定(ding)要注意防止其它信(xin)號對(dui)(dui)于示(shi)波(bo)器探頭自身的(de)干擾，以免(mian)所測量的(de)信(xin)號不夠真實。

通過電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)測(ce)(ce)量(liang)法(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)量(liang)紋(wen)波(bo)(bo)(bo)值是(shi)(shi)(shi)指(zhi)，測(ce)(ce)量(liang)疊加(jia)在直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)交流(liu)(liu)(liu)(liu)紋(wen)波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)。對于紋(wen)波(bo)(bo)(bo)指(zhi)標要(yao)求比較高的(de)(de)(de)恒(heng)流(liu)(liu)(liu)(liu)源，即要(yao)求紋(wen)波(bo)(bo)(bo)比較小(xiao)的(de)(de)(de)恒(heng)流(liu)(liu)(liu)(liu)源，采用電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)直(zhi)接測(ce)(ce)量(liang)法(fa)(fa)(fa)可(ke)以得到(dao)更加(jia)真實紋(wen)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)。與電(dian)(dian)壓測(ce)(ce)量(liang)法(fa)(fa)(fa)不(bu)同的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)，這(zhe)里還用到(dao)了電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)探(tan)(tan)頭(tou)。比如，繼續用上(shang)(shang)述的(de)(de)(de)示波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)，再加(jia)一(yi)個電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)放(fang)大器(qi)(qi)和一(yi)個電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)探(tan)(tan)頭(tou)。此時，只需用電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)探(tan)(tan)頭(tou)夾住輸出到(dao)負載的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)，就可(ke)以進行電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)測(ce)(ce)量(liang)法(fa)(fa)(fa)來測(ce)(ce)量(liang)輸出電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)紋(wen)波(bo)(bo)(bo)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)了。與電(dian)(dian)壓測(ce)(ce)量(liang)法(fa)(fa)(fa)一(yi)樣，整(zheng)個測(ce)(ce)試過程中，示波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)及電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)放(fang)大器(qi)(qi)的(de)(de)(de)設置是(shi)(shi)(shi)能否(fou)采樣到(dao)真實信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵。

其實，用這(zhe)(zhe)(zhe)種(zhong)方(fang)(fang)法測量(liang)時(shi)，示(shi)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)基本設(she)置(zhi)及用法與上述相同(tong)。不同(tong)的(de)(de)(de)(de)是，通道(dao)設(she)置(zhi)中探頭的(de)(de)(de)(de)設(she)置(zhi)有所(suo)不同(tong)。在這(zhe)(zhe)(zhe)里，需(xu)要選則(ze)電(dian)流(liu)探頭的(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)式。然后，選擇(ze)探頭的(de)(de)(de)(de)比(bi)例，必須與放大(da)器(qi)(qi)所(suo)設(she)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)(zhe)個比(bi)例相同(tong)，這(zhe)(zhe)(zhe)樣(yang)從示(shi)波(bo)(bo)器(qi)(qi)所(suo)讀取數才是真實的(de)(de)(de)(de)數據。比(bi)如，所(suo)用放大(da)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)(zhe)個比(bi)例設(she)置(zhi)為(wei)5A/V，則(ze)此(ci)時(shi)示(shi)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)(zhe)一項也(ye)需(xu)設(she)置(zhi)為(wei)5A/V。至于電(dian)流(liu)放大(da)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)耦合方(fang)(fang)式，當示(shi)波(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)通道(dao)耦合已經選擇(ze)為(wei)交(jiao)流(liu)耦合時(shi)，則(ze)這(zhe)(zhe)(zhe)里選擇(ze)交(jiao)流(liu)或直流(liu)都可(ke)以。

需(xu)要(yao)注意的是，用(yong)這種(zhong)方法(fa)時，需(xu)先打開示波器，然后再打開電(dian)流(liu)(liu)放大器。且，記得在使用(yong)前(qian)對電(dian)流(liu)(liu)探頭先消磁。

另外(wai)，測(ce)量電(dian)源紋波本(ben)身有(you)一(yi)定技巧性。圖1給(gei)出了一(yi)個不當使(shi)用示波器測(ce)量電(dian)源紋波的(de)(de)實例(li)。在(zai)這個例(li)子中出現(xian)了幾(ji)個錯誤，首先是(shi)使(shi)用了接地線很長的(de)(de)示波器探(tan)針；其二(er)是(shi)讓由探(tan)針和接地線形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)回路靠近功(gong)率變壓器和開關元件；最(zui)后是(shi)允許在(zai)示波器探(tan)針和輸出電(dian)容之間形成(cheng)(cheng)(cheng)額外(wai)的(de)(de)電(dian)感。其結(jie)果(guo)帶來的(de)(de)問題是(shi)在(zai)測(ce)得的(de)(de)紋波波形中攜帶了拾取的(de)(de)高頻成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)。

在電(dian)源中有許(xu)多(duo)很(hen)容易耦(ou)合到探針中的高速的、大電(dian)壓和電(dian)流(liu)信(xin)號波形，其中包括來(lai)自(zi)功率變壓器的磁場耦(ou)合、來(lai)自(zi)開關節點的電(dian)場耦(ou)合、以(yi)及由變壓器交繞(rao)（interwinding）電(dian)容產生的共模(mo)電(dian)流(liu)。

采用正(zheng)確的測量技術可切(qie)實改善紋波(bo)測量的結果(guo)。

圖1：不當的(de)紋波測(ce)量(liang)得到糟糕(gao)的(de)結果(guo)。

首先(xian)，通常會(hui)規定紋(wen)波(bo)的(de)帶(dai)寬(kuan)(kuan)上(shang)限(xian)，以(yi)避免拾取(qu)超出紋(wen)波(bo)帶(dai)寬(kuan)(kuan)上(shang)限(xian)的(de)高頻噪聲，應該給用于測(ce)量的(de)示波(bo)器設定合適的(de)帶(dai)寬(kuan)(kuan)上(shang)限(xian)。

其(qi)次(ci)，可以(yi)通過(guo)摘掉探針(zhen)的“帽子”來(lai)去(qu)掉接地長引(yin)線形(xing)成的天(tian)線。如圖2所示，我們把一段短線繞在(zai)探針(zhen)接地引(yin)線周圍(wei)，并使之(zhi)與電(dian)源地相連(lian)接。這樣做附(fu)帶的好處是縮短暴露在(zai)電(dian)源附(fu)近高強度電(dian)磁輻(fu)射中(zhong)的探針(zhen)長度，從而進(jin)一步減少高頻拾取。

最后(hou)，在(zai)隔離電(dian)(dian)源中(zhong)，真正的(de)(de)共模電(dian)(dian)流是由在(zai)探(tan)針接地(di)(di)引(yin)線中(zhong)流動的(de)(de)電(dian)(dian)流產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)，這(zhe)就使(shi)得在(zai)電(dian)(dian)源地(di)(di)和示波器地(di)(di)之間(jian)產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)壓降，表現為(wei)紋(wen)波。要(yao)抑制這(zhe)個紋(wen)波，需要(yao)在(zai)電(dian)(dian)源設計中(zhong)仔細(xi)考慮共模濾波問題。

此外，把(ba)把(ba)示(shi)波器引線繞在鐵芯(xin)上(shang)可減小這個(ge)電(dian)(dian)流，因為(wei)這樣(yang)會形成一個(ge)不影(ying)響(xiang)差分電(dian)(dian)壓測量、但可降低由共模電(dian)(dian)流產生的測量誤差的共模電(dian)(dian)感。

圖2顯(xian)示了(le)采(cai)用改進測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)對同一電路得到的(de)紋波電壓測(ce)量(liang)結果。可以看到，高(gao)頻尖刺(ci)已(yi)幾乎(hu)消除。

圖2：四種簡單改進極大地改善了(le)測量結果。

事實上，當電(dian)(dian)(dian)源(yuan)集成(cheng)到系統中之(zhi)后，電(dian)(dian)(dian)源(yuan)紋(wen)波性能甚(shen)至會(hui)更好(hao)。在電(dian)(dian)(dian)源(yuan)和系統其它部分(fen)之(zhi)間(jian)幾乎總(zong)會(hui)存在一定(ding)量的電(dian)(dian)(dian)感。電(dian)(dian)(dian)感可能是由導(dao)線(xian)或在印刷(shua)線(xian)路(lu)板(ban)上的蝕刻(ke)線(xian)形(xing)成(cheng)的，而在芯片附近總(zong)會(hui)有(you)作為電(dian)(dian)(dian)源(yuan)負載(zai)的附加旁(pang)路(lu)電(dian)(dian)(dian)容，這兩者形(xing)成(cheng)低通濾波效應并進一步降低電(dian)(dian)(dian)源(yuan)紋(wen)波和/或高頻噪聲。

舉一個極端的(de)例子，由電感量為15nH的(de)長一英寸的(de)短(duan)線(xian)和電容量10μF的(de)旁路電容構(gou)成的(de)濾(lv)波(bo)器，其(qi)截(jie)止(zhi)頻率為400kHz。該實例意(yi)味著能大幅減少高(gao)頻噪(zao)聲。該濾(lv)波(bo)器的(de)截(jie)止(zhi)頻率比電源紋波(bo)頻率低很多倍(bei)，可(ke)以切實降低紋波(bo)。聰明的(de)工程(cheng)(cheng)師應(ying)該在測試過程(cheng)(cheng)中設法利(li)用它。