干货 电源纹波的正确测试姿势

  ”特指直流电源输出中的交流分量。由于直流输出中的交流电压未被完全抑制，直流电压呈周期性变化。

  首先以降压（buck）电路为例进行说明。降压电路的开关器件以特定频率导通或关断。当器件开关时会产生与开关周期一致的开关纹波。开关纹波的频率范围通常为几十 kHz 至几 MHz。

  由于电路中寄生电感和电容的影响，实际中的开关电源还会随开关管的导通和截止瞬间产生高频开关噪声。开关噪声的频率高于开关频率；其幅值与寄生参数和 PCB 布局有较大关联。

  在某些应用场景中，负载电流会快速变化。电流的剧烈变化会导致输出电压的波动。

  很多实际应用都对电源纹波有严格的要求。例如，射频 (RF) 电路、高速时钟和一些高速接口对开关纹波以及全带宽的纹波都有严格要求。

  带宽选择：选择在所需范围内工作的示波器。例如，要测量500mHz 的纹波，就不可以使用 100mHz 示波器来测试并生成数据。

  电压探头一定要经过事先校准。无衰减 1倍探头的输入阻抗可忽略。当示波器内部阻抗为1MΩ时，总输入阻抗也为1MΩ。

  高阻抗 10倍探头的输入阻抗为 9MΩ，当示波器内部输入阻抗为 1MΩ时，总输入阻抗为 10MΩ。如果采用 10 倍探头，信号通过阻抗匹配后有 10 倍的衰减；而衰减比越高，信噪比越低。由于纹波属于小信号，用1倍探头无需阻抗匹配，信号没有失真，会更加适合。

  测试方法也同样重要。示波器探头的地线就等于一个小电感，它产生的失真振铃将会影响测试结果。通常我们提议采用最小环法来测试。如果没办法使用示波器的最小环，也可以用焊锡丝代替。测试时，探头应直接放置在电容两端，以尽量减小测试电路。对开关纹波测试，建议将示波器的带宽限制在 20mHz，以尽可能降低测试技术和探头的影响。

  我们还建议测试开关纹波的累积值，用以验证电源的稳定性，并确保无振荡。有些负载对高频噪声有特殊的要求，需要在全带宽范围内来测试。一般推荐使用同轴电缆来测试。因为相比同轴电缆，最小环测试的接地阻抗和测试环路仍然偏大。

  同轴电缆是有极性的。将同轴电缆焊接到输出电容的正负端可以产生更真实的波形。

  对于需要在更高和更低温度下测试纹波的高可靠性产品，同轴电缆更加理想，它可以与为 IC 供电的设备放在一起，尤其是放在高温或低温箱中时，不会因缆线过长而导致测试结果失真。

  本文中回顾了测量电源纹波的基本方法，并探讨了怎么样去使用电压探头和同轴电缆来测试。对于要求严苛的开关模式设计、一般开关纹波应用以及需要在全带宽范围内提供适当纹波值的应用来说，电源纹波的产生与测试至关重要。