如何測量電源紋波

  對於硬體工程師來說，一些工具的使用也至關重要，工具使用的不當，往往導致得到的結果也是不正確的，可能會給硬體工程師一個錯誤的判斷。本章就會列舉出很多實用的關於硬體工程師必須要會的一些工具的使用方法和技巧。

測電源紋波

  電源紋波如何測得？你設計的電源紋波多大？你怎麼降低電源的紋波和雜訊？

  以上一系列問題是筆者在面試過程中總結出來的，這也是很多面試硬體工程師很喜歡問的問題。之前的博客多多少少都有提到關於電源紋波和雜訊的濾除方法，這裡就不再贅述。

本小節就講講該如何去測得電源紋波和雜訊。

圖1 電源紋波和雜訊示意圖

  上圖是電源紋波和雜訊的示意圖，紋波就是電源輸出直流中的交流部分，也就是低頻部分，而雜訊是其中的高頻部分。只要我們設計的電源在合理的範圍之內，通常認為都是可以的。如5V和3.3V在50mV以下都認為是正常的。一般紋波不能超過供電電壓值的1%。

圖2 利用示波器側電源紋波的示意圖

  上圖是利用示波器去測電源紋波和雜訊的示意圖。對於我們使用的示波器來說，探頭一般是無源探頭。關於示波器探頭的選取，這裡不過多詳細的解釋，讀者可自行搜索資料。

  就是上面一個簡單的示意圖，導致很多初級工程師會想當然的用圖3來測試電源的紋波。

圖3 錯誤利用示波器側電源紋波的示意圖

  上述可能是大多初級工程師上來就測試的方法。這種測量往往測得電源紋波值和雜訊指偏大，不能儘可能的去顯示真實的情況。註意這裡的用詞，其實示波器也不能完全顯示真實的情況，也有一定的偏差，只要在容忍的範圍，都是可以接受的。

圖4 錯誤利用示波器側電源紋波的影響

  圖4是利用示波器錯誤的測量方法所帶來的後果，由於地線與探頭組成的迴路面積太大（由剖麵線組成的面積），它相當於一根“天線”，極易受到EMI的干擾，也會吸收空中的其他高頻雜訊，所以輸出的紋波和雜訊電壓相當大。

  圖5是採用專用示波器測量探頭測量的示意圖，探頭上面的彈簧繞線，一般在購買示波器的時候，都會帶有，將常用示波器探頭上面的帶有鱷魚夾的地線取下來，然後套上彈簧繞線，這樣會構成一個極小的地線和探頭之間的迴路，最大限度的減少雜訊的誤入。圖23.6是筆者所用的示波器探頭。

圖5 正確使用示波器探頭方法

圖6 實際示波器接法

  示波器探頭搞定之後，接下來就是要調整示波器各參數了。若是測紋波，需要限制帶寬，一般是20MHz，若是測雜訊，不需要限制帶寬，需設定全頻帶。

  對所選通道設置耦合方式，因為測紋波，設定AC耦合方式；

  對所選通道設置帶寬（假定測紋波），限製為20MHz，一般在通道設置上會有帶寬限制選項；

  觸發方式需要設置為邊沿觸發方式，上升沿即可，且選擇自動觸發，實時觀測紋波；

  對Y軸和X軸設置合適的採樣長度，筆者習慣上將Y軸設定為100mV/，X軸設定為100us/；

  測量方法選擇峰峰值測量。