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                采样频率、采样点数、频率分辨∏率

                发布时间:2019-04-30 责任编辑:wenwei

                【导读】举一个极端的例子,由电感量为15nH的长一英寸的短线和电容量10μF的旁路电容①构成的滤波器,其截止频率为400kHz。该实例意彩神app官方网站登录安卓版味着能大幅减少高频噪声。该滤波器的截止频率比电源纹波频率低很多彩神app官方网站登录ios倍,可以№切实降低纹波。聪明的工程师应该在测试过程中设法利用它。
                 
                一、什么叫纹波? 
                 
                纹波(ripple)的定义是指在直流电压或〗电流中,叠加在直流稳定量上的交流分量。
                 
                它主要有以下害处:
                 
                1.1.容易在用电器上产生谐波,而谐波会产生更多的危害;
                1.2.降低了电々源的效率;
                1.3.较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生,导致烧毁彩神app官方网站登录苹果版用电器;
                1.4.会干扰数字电路的逻辑大发云彩神app官方网站登录关系,影响其正常工作;
                1.5.会带来噪彩神app官方网站登录安卓版音干扰,使图◤像设备、音响设备不能正常工作
                 
                二、纹波、纹波系数■的表示方法
                 
                可以用有效值或峰值来表示,或者用绝对量、相对量来表示;
                 
                单位通常为:mV
                 
                例如:
                 
                一个电源工作在稳压状态,其输出为12V5A,测□得纹波的有效值为10mV, 这10mV就是纹波的绝对量,而相对量,即纹波彩神app官方网站登录苹果版系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。
                 
                三、纹波的测试方法
                 
                3.1.以20M示波器带宽为限制标准,电压设为PK-PK(也有测有效值的←),去除示波器控头上的夹子与地线(因为这个本身的夹子与地线会形成环路,像一彩神app官方网站登录友情个天线接收杂讯,引入一些不必要的杂讯),使用接地彩神app官方网站登录ios环(不使用接地环也可以,不过要考虑其产生的误差),在探头上并联→一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容,用示波器的探大发云彩神app官方网站登录针直接进行测试;如果彩神app官方网站登录500彩票示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50Ω同轴电缆方式测量。
                 
                四、开关电源↓纹波的主要分类
                 
                开关电源输出纹波主要来源于五个方面:
                 
                4.1.输入低频彩神app官方网站登录一私彩平台纹波;
                4.2.高频纹波;
                4.3.寄生参数引起的共模纹波噪声;
                4.4.功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;
                4.5.闭环调节控制引起的纹波噪声。
                 
                五、电源纹波测试
                 
                纹波是叠加在彩神app官方网站登录苹果版直流信号上的交流干扰信号,是电源测试』中的一个很重要的标准。尤其是作特殊用途的电源,如激光器大发云彩神app官方网站登录电源,纹波则是其致命要害之一。所以,电源纹波的测试就显得极为重要。
                 
                电源纹波的测量方法大致分为两⌒ 种:一种是电压信号测量法;另一钟是彩神app官方网站登录电流信号测量法。
                 
                一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源,都可以用电压信号测量法。而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。
                 
                电压信号测量纹波是∮指,用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电彩神app官方网站登录500彩票压信号。对于恒压源,测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的ㄨ电压信号。对于恒流源的测试,则一般是通过使用电压探头,测量采样电阻两端的电压波彩神app官方网站登录安卓版形。整个测◥试过程中,示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。
                 
                所用的仪器是:配有电压测量探头的TDS1012B示波器。
                 
                测量之前需要◥进行如下设置。
                 
                1.通道设置:
                 
                耦合:即通道耦合方式的选择。纹波是叠彩神app官方网站登录加在直流信号上的交流信号,所以,我们要测试纹波信号就彩神app官方网站登录500彩票可以去掉直流信号,直接测量所叠加的交流信号就好。
                 
                宽带限制:关
                 
                探头:首先选用电压探头的方式。然后▂选择探头的衰减比例。必须与实际所用探头的衰减比例保持一致,这样从示波彩神app官方网站登录苹果版器所读取数才是真实的数据。比如,所用电压探头放在×10档,则此时,这里的探大发云彩神app官方网站登录头的选项也必须设置为×10档。
                 
                2.触发设置:
                 
                类型:边沿
                 
                信源:实际所选择的通道,如,准备用CH1通道进行测试,则此处就应该选择为CH1。
                 
                斜率:上升。
                 
                触发方式:如果∩是在实时地观察纹波信号,则选择‘自动’触发。示波器会自动跟随实际所测信号的变化,并显示。这个时候,你也可彩神app官方网站登录一私彩平台通过设置测量按钮,实时地显示你所需要的测量的数值。但是,如果你想要捕捉某次测量时的信号波形,则需要将触发方式@ 设置为‘正常’触发。此时,还需要设置触发电平的大小。一般当你知道你所测量的信号彩神app官方网站登录500彩票峰值时,将触发电平设置为所测信号峰值的1/3处。如果不知道,则触发电平可以设置的稍微小一些。
                 
                耦合:直流或交流…,一般用交流耦合。
                 
                3.采样长度(秒/格):
                 
                采样长度的设置◆决定能否采样到所需要的数据。当所设置的采样长度过大时,就会漏掉实际信号中的高频成分;当所设置的采样长度过小时,就只能看到所︻测实际信号的局部,同样无法得到真实的实际信号。所以,在实际测量时,需来彩神app官方网站登录ios回旋转按钮,仔细观察,直到所显示波形是真实的完整的波形。
                 
                4.采样方式:
                 
                可根据实际需要设定。如,要∮求测量纹波的P-P值,则最好选择峰值测量法。采样√次数也可根据实际需要设定,这与采样频率及采样长度有关。
                 
                5.测量: 
                 
                通过选择对应通道的峰值测量,示波器就可以帮你把所需要的数据及时显示出来。同时也可以选择对应通道的频率、最大值、均方根值等▃▃。
                 
                通过对示波器进行合理设置和规范的操作,一定大发云彩神app官方网站登录可以得到所需的纹波信号。但是,在测量过程中一定要注意防止其它信号对于示波器探头自身的干扰,以免所测量的信号▲不够真实。
                 
                通过电流信号测量法测量纹波值是指,测量叠加在直流电流信号上的交流纹波电流々信号。对于纹波指标要求比较高的恒流源,即要求纹波比彩神app官方网站登录安卓版较小的恒流源,采用电流信号直接测量法可以得到更加真实纹波信号。与电压测量法不同的是,这里还用到了电流探头。比如,继续用上彩神app官方网站登录一私彩平台述的示波器,再加一个电流放大器和一彩神app官方网站登录500彩票个电流探头。此时,只需用电流探头夹住输出到负载的电流信号,就可以进行电流测量法来测量输出电流的▓纹波信号了。与电压测量法一样,整个测◥试过程中,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。
                 
                其实,用这种方法测量时,示波器的基本设置及用法与上述相同。不同的是,通道设置中探头的设置有所不同。在这里,需要选则电流探头的方↘式。然后,选择探头的比例,必须与放大器所设置的这个比例彩神app官方网站登录ios相同,这样从示波彩神app官方网站登录苹果版器所读取数才是真实的数据。比如,所用放大器的这个比例设置为5A/V,则此时示波器的这一〓项也需设置为5A/V。至于电流放大器的耦合方式,当示波器的通道耦合已经选择为交彩神app官方网站登录500彩票彩神app官方网站登录500彩票流耦合时,则这里选择交流或直流都可∩以。
                 
                需要注意的是,用这种方法时,需先打开示波器,然后再打开电流放大器。且,记得在使用前对电◢流探头先消磁。
                 
                另外,测量电源纹波本身有一定技巧性。图1给出了一个彩神app官方网站登录友情不当使用示波器测量电源纹波的实例。在这个例子中出现了几个错误,首先是使↑用了接地线很长的示波器探针;其二是让由探针和接地线形成的回路靠近功率变压器和开关元件;最后是允许在示波ζ器探针和输出电容之间形成额外的电感。其结果带来的问题是在测得的纹波波形中携带了拾取的高频成分。
                 
                在电源中有许多很容易耦合到探针中的♂高速的、大电压和电流信号波形,其中包括来自功率变压器的磁场耦合、来自开关彩神app官方网站登录友情节点的电场耦合、以及由变压器交绕(interwinding)电容产生的共模电流。
                 
                采样频率、采样点数、频率分辨率
                图1:不当的纹波测量得到糟糕的结果
                 
                采用正』确的测量技术可切实改善纹波测量的结果。首先,通常会规定纹波的带宽上大发云彩神app官方网站登录限,以避免拾取超出纹波带宽上限的高频噪声,应该给用于测量的示波器设定合适的带宽上限。其次,可以通过摘掉探↙针的“帽子”来去掉接地长引线形成的天线。如图2所示,我们把一段短线绕彩神app官方网站登录在探针接地引线周围,并使之与电源地相连接。这样做附带的好处是缩短暴露在电源附近高强度电∑磁辐射中的探针长度,从而进一步减少高频拾取。
                 
                最后,在隔离电源中,真正的共模电流是「由在探针接地引线中流动的电流产生的,这就使得在电源地和示波器地之间产生电压降,表现为纹波。要抑制㊣ 这个纹波,需要在电源设计中仔细考虑共模滤波问题。
                 
                此外,把把示大发云彩神app官方网站登录波器引线绕在铁芯上可减小这个电流,因为这样会形成一个不影响差分电压测量、但可降低由共模电流产生的测量误差●的共模电感。图2显示了采用改进测量技术对同一电路得到的纹波电压测量结果。可以看到,高频╲尖刺已几乎消除。
                 
                采样频率、采样点数、频率分辨率
                图2:四种简单改进极大地改善了测量结果
                 
                事实上,当电源集成到系统中之后,电源纹波性能甚至会更好。在∞电源和系统其它部分之间几乎总会存在一定量的电感。电感可能是由导线或在印刷线路板上的蚀刻线形彩神app官方网站登录苹果版成的,而在芯片附近总会有作为电源负载的附加旁路电彩神app官方网站登录安卓版容,这两者形成低通滤波效☉应并进一步降低电源纹波和/或高频噪◆声。
                 
                举一个极端的例子,由电感量为15nH的长一英寸的短线和电容量10μF的旁彩神app官方网站登录友情路电容构成的滤波器,其截止频率为400kHz。该实例意彩神app官方网站登录味着能大幅减少高频噪声。该滤波器的截止频率比电源纹波频率低很多倍,可以切实降低︾纹波。聪明的工程师应该在测试过程中设法利用它。
                 
                 
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