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精確地測量電源紋波本身就是一門(mén)藝術(shù)。在圖 1 所示的示例中，一名初級工程師完全錯誤地使用了一臺示波器。他的第一個(gè)錯誤是使用了一支帶長(cháng)接地引線(xiàn)的示波器探針；他的第二個(gè)錯誤是將探針形成的環(huán)路和接地引線(xiàn)均置于電源變壓器和開(kāi)關(guān)元件附近；他的最后一個(gè)錯誤是允許示波器探針和輸出電容之間存在多余電感。該問(wèn)題在紋波波形中表現為高頻拾取。在電源中，存在大量可以很輕松地與探針耦合的高速、大信號電壓和電流波形，其中包括耦合自電源變壓器的磁場(chǎng)，耦合自開(kāi)關(guān)節點(diǎn)的電場(chǎng)，以及由變壓器互繞電容產(chǎn)生的共模電流。 圖 1 錯誤的紋波測量得到的較差的測量結果 利用正確的測量方法可以大大地改善測得紋波結果。首先，通常使用帶寬限制來(lái)規定紋波，以防止拾取并非真正存在的高頻噪聲。我們應該為用于測量的示波器設定正確的帶寬限制。其次，通過(guò)取掉探針“帽”，并構成一個(gè)拾波器（如圖 2 所示），我們可以消除由長(cháng)接地引線(xiàn)形成的天線(xiàn)。將一小段線(xiàn)纏繞在探針接地連接點(diǎn)周?chē)�，并將該接地連接至電源。這樣做可以縮短暴露于電源附近高電磁輻射的端頭長(cháng)度，從而進(jìn)一步減少拾波。 最后，在隔離電源中，會(huì )產(chǎn)生大量流經(jīng)探針接地連接點(diǎn)的共模電流。這就在電源接地連接點(diǎn)和示波器接地連接點(diǎn)之間形成了壓降，從而表現為紋波。要防止這一問(wèn)題的出現，我們就需要特別注意電源設計的共模濾波。另外，將示波器引線(xiàn)纏繞在鐵氧體磁心周?chē)灿兄谧钚』@種電流。這樣就形成了一個(gè)共模電感器，其在不影響差分電壓測量的同時(shí)，還減少了共模電流引起的測量誤差。圖 2 顯示了該完全相同電路的紋波電壓，其使用了改進(jìn)的測量方法。這樣，高頻峰值就被真正地消除了。 圖 2 四個(gè)輕微的改動(dòng)便極大地改善了測量結果 實(shí)際上，集成到系統中以后，電源紋波性能甚至會(huì )更好。在電源和系統其他組件之間幾乎總是會(huì )存在一些電感。這種電感可能存在于布線(xiàn)中，抑或只有蝕刻存在于 PWB 上。另外，在芯片周?chē)偸菚?huì )存在額外的旁路電容，它們就是電源的負載。這二者共同構成一個(gè)低通濾波器，進(jìn)一步降低了電源紋波和/或高頻噪聲。在極端情況下，電流短時(shí)流經(jīng) 15 nH 電感和 10 μF 旁路電容的一英寸導體時(shí)，該濾波器的截止頻率為 400 kHz。這種情況下，就意味著(zhù)高頻噪聲將會(huì )得到極大降低。許多情況下，該濾波器的截止頻率會(huì )在電源紋波頻率以下，從而有可能大大降低紋波。經(jīng)驗豐富的工程師應該能夠找到在其測試過(guò)程中如何運用這種方法的途徑。 |
