用示波器测量电源噪声的3种方法

电源纹波的产生我们常见的电源有线性电源和开关电源，它们输出的直流电压是由交流电压经整流、滤波、稳压后得到的。

由于滤波不干净，直流电平之上就会附着包含周期性与随机性成分的杂波信号，这就产生了纹波。

在额定输出电压、电流的情况下，输出直流电压中的交流电压的峰值就是通常所说的纹波电压。

纹波是一种复杂的杂波信号，它是围绕着输出的直流电压上下来回波动的周期性信号，但周期和振幅并不是定值，而是随着时间变化，并且不同电源的纹波波形也不一样。

纹波的危害一般来说纹波是有百害而无一利的，纹波的危害主要有以下几点：•电源中携带的纹波会在电器上产生谐波，降低电源的使用效率；•较高的纹波可能会产生浪涌电压或电流，从而导致电气设备运行不正常或加速设备老化；•在数字电路中纹波会干扰电路逻辑关系；•纹波还会给通信、测量和计量仪器、仪表带来噪音干扰，破坏信号的正常测量、计量，甚至损坏设备。

所以，在制作电源的时候，我们都要考虑将纹波降低到百分之几以下，对纹波要求高的设备要考虑把纹波降低到更小。

电源纹波的测量方法通常分为两大类，一类是单独电源的鉴定，另一类是产品的调试测量。

在电源行业和电源用户对电源鉴定时，要求选择在室内（20℃左右）进行，湿度应小于80%，周围对测量有影响的机械震动及电磁干扰最小，标准仪器与被检电源应在以上的测试环境下放置24小时以上。

对于纯电源来讲，测量电源纹波时，要求在加载时测量，所加负载要使输出电流大于额定输出电流的80%以上。

对于低噪声的纯阻性负载或电子负载，还要选择对应的测量标准。

不同的标准就会产生不同的测量结果。

纹波电压可以用绝对量表示，也可用相对量来表示。

一般用纹波电压与直流输出电压的比例来评价直流电源的滤波性能，即纹波系数。

纹波系数作为评价直流电源的一个重要指标，其计算方法为纹波电压的有效值与直流输出电压的百分比。

电源纹波的测量测量电源纹波一般采用示波器来测量，常用的有一下三种测量方法：1、靠连法使用带有地线环的示波器探头，将探针直接接触正输出的管脚，线环直接接触负输出的管脚，这是由于使得环路尽量短，这样从示波器中读出的峰值为输出线上的纹波与噪声，如下图所示：2、直接法将地线环直接与负输出的管脚连接，利用探头接地环进行输出端测试。

示波器基础系列之五-电源噪声测试-about power ripple testing电源噪声测试美国力科公司深圳代表处张昌骏当今的电子产品，信号速度越来越快，集成电路芯片的供电电压也越来越小，90年代芯片的供电通常是5V和3.3V，而现在，高速IC的供电通常为2.5V, 1.8V 或1.5V等等。

对于这类电压较低直流电源的电压测试（简称电源噪声测试），本文将简要讨论和分析。

在电源噪声测试中，通常有三个问题导致测量不准确●示波器的量化误差●使用衰减因子大的探头测量小电压●探头的GND和信号两个探测点的距离过大图一：示波器DC的量化误差示波器存在量化误差，实时示波器的ADC为8位，把模拟信号转化为2的8次方（即256个）量化的级别，当显示的波形只占屏幕很小一部分时，则增大了量化的间隔，减小了精度，准确的测量需要调节示波器的垂直刻度（必要时使用可变增益），尽量让波形占满屏幕，充分利用ADC的垂直动态范围。

在图一中蓝色波形信号（C3）的垂直刻度是红色波形（C2）四分之一，对两个波形的上升沿进行放大（F1=ZOOM(C2), F2=ZOOM(C3)），然后对放大的波形作长余辉显示，可以看到，右上部分的波形F1有较多的阶梯（即量化级别），而右下部分波形F2的阶梯较少（即量化级别更少）。

如果对C2和C3两个波形测量一些垂直或水平参数，可以发现占满屏幕的信号C2的测量参数统计值的标准偏差小于后者的。

说明了前者测量结果的一致性和准确性。

通常测量电源噪声，使用有源或者无源探头，探测某芯片的电源引脚和地引脚，然后示波器设置为长余辉模式，最后用两个水平游标来测量电源噪声的峰峰值。

这种方法有一个问题是，常规的无源探头或有源探头，其衰减因子为10，和示波器连接后，垂直刻度的最小档位为20mV，在不使用DSP滤波算法时，探头的本底噪声峰峰值约为30mV。

以DDR2的1.8V供电电压为例，如果按5％来算，其允许的电源噪声为90mV，探头的噪声已经接近待测试信号的1/3，所以，用10倍衰减的探头是无法准确测试1.8V/1.5V等小电压。

电源分析与测试方法一、电源分析方法：1.恒压源分析：恒压源在电子产品中常常用于为电子设备提供稳定的电压。

分析恒压源时，需要测量其输出电压和电流，并计算其负载调整能力和纹波、噪声等参数。

常用的测试方法有峰峰值法、均方根法和频谱分析法。

峰峰值法：使用示波器测量恒压源输出电压的最大值和最小值，并计算其差值即为输出电压的峰峰值。

峰峰值越小，表示恒压源的输出电压稳定性越高。

均方根法：使用示波器测量恒压源输出电压的均方根值。

均方根值越小，表示恒压源的输出电压稳定性越高。

频谱分析法：使用频谱分析仪测量恒压源输出电压的频谱，通过分析频谱图来评估恒压源的纹波等参数。

频谱中的高频分量越小，则恒压源的输出电压纹波越小。

2.恒流源分析：恒流源在电子产品中常常用于为电子设备提供稳定的电流。

分析恒流源时，需要测量其输出电压和电流，并计算其负载调整能力和纹波、噪声等参数。

常用的测试方法有峰峰值法、均方根法和频谱分析法，与恒压源的分析方法相似。

3.开关电源分析：开关电源是电子产品中常用的高效率电源。

分析开关电源时，需要测量其输出电压和电流，并计算其负载调整能力、效率、纹波、噪声等参数。

常用的测试方法有输出电压调整率测试、效率测试、频谱分析等。

输出电压调整率测试：改变开关电源的负载情况，测量在恒定负载到变化负载过程中，开关电源输出电压的调整速度。

效率测试：使用功率分析仪测量开关电源的输入功率和输出功率，计算开关电源的效率。

效率越高，表示开关电源的能量转换效率越高。

频谱分析：使用频谱分析仪测量开关电源输出电压的频谱，通过分析频谱图来评估开关电源的纹波等参数。

二、电源测试方法：1.输入电压范围测试：测试电源的输入电压范围，包括额定输入电压和过压/欠压保护范围。

使用电源测试仪对电源进行输入电压的扫描，观察电源的输出电压变化。

2.静态负载测试：将电源连接到静态负载上，使用示波器测量电源的输出电压和电流，并计算其负载调整能力和输出功率。

3.动态负载测试：将电源连接到动态负载上，使用示波器测量电源的输出电压和电流，并观察其响应时间和输出电压的稳定性。

如何使用示波器测量电源纹波噪声及注意事项
 在大学时代里，很多电子发烧友都喜欢做一些小的电子制作，至于电路板上的供电方法，7805、7812是当之无愧的性价比之王，多快好省！而当我们做的小制作出现故障时候，几乎没有人会把电源带来的影响列入考虑范围，因为大学时候制作的东西，大多数电路拓扑结构简单，信号频率也不高，所以即使电源端有波动，对后面的电路影响也不大。

 今天的电子电路（比如电子测量仪器、多媒体产品）的电平切换速度、信号复杂度比以前更高，同时芯片的封装和信号幅值却越来越小，对电源波动更加敏感。

因此，电路设计者们比以前会更关心电源端带来的影响。

 以我们ZDS2024示波器本身为例，内部的主电源为一个开关电源，主板上的电源分配网络要把这个直流电源变成各种电压的直流电源（如：+-5V，+3.3V，+12V等等），给CPU以及各个芯片供电，同时我们的风扇也是随时温度动态的在变化。

CPU、IC和风扇用电量很大，而且是动态耗电的，瞬时电流可能很大，也可能很小，但是电压必须平稳（即纹波和噪声必须较小），以保持CPU和IC的正常工作。

这都对电源的平稳性提出了很高的要求。

 所有的数字示波器都使用衰减器和放大器来调整垂直量程。

设置衰减以后。

芯片设计中的电源噪声与布线抖动分析电源噪声与布线抖动是芯片设计中非常重要的两个方面。

它们对芯片性能和可靠性有着直接的影响。

本文将深入分析芯片设计中的电源噪声与布线抖动，并探讨如何有效降低它们对芯片的负面影响。

一、电源噪声分析电源噪声是指芯片在供电过程中，由于电源的干扰产生的波动和不稳定。

它主要来自于电源本身以及布线中的各种噪声源。

电源噪声会导致芯片工作不稳定，甚至影响信号质量和功耗。

在芯片设计过程中，可以通过多种方式进行电源噪声分析。

一种常用的方法是通过仿真工具模拟电源噪声的传播和幅度。

通过在电源引脚处添加噪声源，可以模拟实际工作环境下的电源波动情况。

仿真结果可以帮助设计师评估并优化电源噪声对芯片性能的影响。

另一种电源噪声分析方法是通过实际测量。

使用示波器等测试设备，可以直接在芯片供电点处测量电源的波动情况。

这种方法相对准确，可以提供真实的工作环境下的电源噪声数据。

为了降低电源噪声对芯片的影响，设计师需要采取一系列的措施。

例如，合理布局电源引脚，减少电源线的长度，使用阻抗匹配技术，增加电源滤波电容等。

这些措施可以降低电源的传播路径及其敏感部分引入的噪声。

二、布线抖动分析布线抖动是指芯片布线过程中电路线路位置的偏移和波动。

它主要由于制造工艺的限制以及电磁干扰等因素影响。

布线抖动会导致信号传输延迟、功耗增加以及电路性能下降。

在芯片设计中，布线抖动的分析通常通过模拟仿真进行。

设计师可以使用特定的工具和算法，对布线过程中可能出现的抖动情况进行建模和分析。

通过模拟抖动对信号传输的影响，可以帮助设计师优化布线方案，提高芯片的性能和可靠性。

除了仿真分析，实际测量也是一种布线抖动分析的方法。

使用高精度的测试设备，可以测量芯片布线中线路位置的偏移和波动情况。

这些测量结果可以为设计师提供准确的布线抖动数据，指导后续的优化工作。

为了降低布线抖动对芯片的影响，设计师可以采取一系列的方法和策略。

例如，合理规划布线路径，根据信号的特点进行差分布线，使用补偿电路来抵消抖动的影响等。

电源纹波噪声测试方法电源纹波噪声测试是评估电源输出稳定性和质量的一种方法，电源纹波噪声指的是电源输出电压或电流中的交流成分。

在实际应用中，电源纹波噪声会影响到电子设备的正常工作，因此对电源纹波噪声进行测试和评估是非常重要的。

下面是一种常用的电源纹波噪声测试方法：1.准备测试设备和工具：-示波器：用于观测电源输出的波形。

-负载：用于模拟实际工作条件下的电流负载。

-多米尼克-杰角频率计：用于测量电源输出的纹波频率。

2.连接测试设备：-将电源的输出端连接到负载上。

-将示波器的探头连接到电源输出端和地线上。

-将多米尼克-杰角频率计的电极连接到电源输出端和地线上。

3.设置测试参数：-将负载设置为所需的值。

通常情况下，负载的电流应为电源额定输出电流的一半。

-调整示波器的时间基准和电压采样范围，使得波形能够清晰可见，并且不会超过示波器的测量范围。

4.进行测试：-打开电源并让其稳定运行一段时间。

-使用示波器观察电源输出的波形，并记录波形的幅值和频率。

-使用多米尼克-杰角频率计测量纹波频率，并记录下来。

5.分析结果：-根据记录的波形和频率数据，计算电源的纹波噪声。

常用的计算方法有峰-峰值法、均方根值法等。

-将计算结果与电源的规格要求进行比较，评估电源的质量和稳定性。

需要注意的是，电源纹波噪声测试应在标准的电源条件下进行，避免干扰源的影响。

同时，测试时要注意与电源和负载的连接方式，以减小测量误差。

此外，为了提高测试结果的准确性，可以进行多次重复测试，取平均值作为最终结果。

总之，电源纹波噪声测试方法通过观测电源输出波形和测量纹波频率来评估电源的质量和稳定性。

这一测试方法对于保证电子设备正常工作和提高产品质量具有重要意义。

开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法关键字：噪声纹波开关电源本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。

纹波和噪声产生的原因开关电源输出的不是纯正的直流电压，里面有些交流成分，这就是纹波和噪声造成的。

纹波是输出直流电压的波动，与开关电源的开关动作有关。

每一个开、关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率相同。

纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。

噪声的产生原因有两种，一种是开关电源自身产生的;另一种是外界电磁场的干扰(EMI)，它能通过辐射进入开关电源或者通过电源线输入开关电源。

开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成，也称为开关噪声。

噪声脉冲串的频率比开关频率高得多，噪声电压是其峰峰值。

噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。

利用示波器可以看到纹波和噪声的波形，如图1所示。

纹波的频率与开关管频率相同，而噪声的频率是开关管的两倍。

纹波电压的峰峰值和噪声电压的峰峰值之和就是纹波和噪声电压，其单位是mVp-p。

图1 纹波和噪声的波形纹波和噪声的测量方法纹波和噪声电压是开关电源的主要性能参数之一，因此如何精准测量是一个十分重要问题。

目前测量纹波和噪声电压是利用宽频带示波器来测量的方法，它能精准地测出纹波和噪声电压值。

由于开关电源的品种繁多(有不同的拓扑、工作频率、输出功率、不同的技术要求等)，但是各生产厂家都采用示波器测量法，仅测量装置上不完全相同，因此各厂对不同开关电源的测量都有自己的标准，即企业标准。

用示波器测量纹波和噪声的装置的框图如图2所示。

它由被测开关电源、负载、示波器及测量连线组成。

有的测量装置中还焊上电感或电容、电阻等元件。

图2 示波器测量框图从图2来看，似乎与其他测波形电路没有什么区别，但实际上要求不同。

罗德施瓦茨测量噪声方法
罗德与施瓦茨（R&S）公司提供的测量噪声的方法主要有两种：一种是使用示波器主机和Power
Rail电源轨探头进行测量，另一种是在实验架构中引入AM和FM解调器进行测量。

对于第一种方法，R&S公司推出的RTO/RTE系列示波器具有百uV级别底噪，在标称带宽内具有1mV/div的垂直挡位（硬件实现，非放大），并具有强大的具备硬件数字下变频器（DDC）实现的准实时频谱分析功能，可以帮助工程师准确地测量电源噪声，并排查干扰噪声的来源。

对于第二种方法，该方案采用了CORDIC算法（坐标旋转数字计算机）将复杂的基带I/Q信号分离为其幅度和相位分量。

幅度信号直接用于计算幅度噪声频谱，而相位信号则需要在进一步的处理步骤之前转换为频率信号，因此传统上复杂的PLL结构被可应用于相位检测和频率跟踪的数字FM解调器取代，同时AM解调器用于测量相位和幅度噪声。

该方案采用了两条相同且独立的测量链路，也使用了互相关算法进一步提高了测量精度。

该方案可以在测量100MHz载波频率的情况下，在10kHz频率偏移处拥有低至-
183dBc/Hz的相位噪声测量灵敏度。

在测量载波频率为50GH的SUT时，在10KHz频率偏移处，相位噪声测量灵敏度可以达到-137dBc/Hz。

请注意，具体的测量方法和步骤可能会因应用和需求的不同而有所差异。

在实际操作中，需要根据具体情况选择适合的测量方法和设备。

示波器的噪声测量和信噪比评估示波器是一种电子测试仪器，用于观察和测量电气信号的波形。

在实际应用中，噪声是一个不可避免的问题，因此对示波器的噪声测量和信噪比评估非常重要。

本文将介绍示波器噪声的基本概念和测量方法，以及信噪比的计算和评估。

一、噪声的基本概念和分类噪声是电子测量中的一个重要参数，它是指无用信号对正常测量结果产生影响的干扰信号。

根据产生噪声的原因和特性，可以将噪声分为以下几类：1. 热噪声：也称为热涨落噪声，是由于电介质内部自由电荷的热运动引起的。

热噪声与电阻器的温度、频带宽度以及系统噪声系数等因素有关。

2. 内部噪声：也称为品质噪声，是由于原件内部结构或材料不均匀等因素引起的。

内部噪声主要包括电子元器件产生的噪声、电路板的跨耦噪声等。

3. 外部噪声：也称为环境噪声，是由外部电磁场、其他电子设备的噪声、电源电压不稳定等因素引起的。

外部噪声对示波器的测量结果影响较大。

二、噪声测量方法为了准确评估示波器的噪声水平，需要采用适当的测量方法。

常见的噪声测量方法包括以下几种：1. 带外噪声测量：该方法通过在示波器输入端连接一个短路，测量输出信号的功率谱密度来评估示波器的带外噪声。

带外噪声主要由示波器前端的放大器和滤波器引入。

2. 带内噪声测量：该方法通过输入一个稳定的特定频率的信号，在示波器上测量输出信号的功率来评估示波器的带内噪声。

带内噪声反映了示波器测量信号的准确度和稳定性。

3. 模拟输入噪声测量：该方法适用于模拟输入信号的测量，通过将示波器输入端连接到一个稳定且已知噪声水平的信号源，测量输出信号的噪声水平来评估示波器的噪声性能。

三、信噪比的计算和评估信噪比是评估示波器性能的重要指标之一，它表示信号与噪声的比例关系，即有效信号与噪声的比值。

信噪比的计算和评估方法包括以下几种：1. 峰峰值信噪比（P-P SNR）：该方法是将信号的峰峰值与噪声的峰峰值进行比较，通常用于评估示波器对大幅度信号的测量能力。

⽤⽰波器测量电源噪声的⽅法（1）⽤⽰波器测量电源噪声的⽅法(1)2010年8⽉9⽇⼤哥⽜3 条评论引⾔如今的电⼦设计越来越趋向与切换速度加快，封装上会有更多的引脚，信号幅度更⼩。

因此设计⼈员在从⼿机到服务器等新的数字电路设计中会更注意电源噪声。

实时⽰波器通常⽤来测量电源噪声。

本⽂将讲述分析电源噪声的技术，评估电源噪声测试的⼯具。

⾯临的问题由于切换速度和信号转换速率增加，设备上需要切换的引脚数⽬越来越多，电源中引⼊了更多的切换噪声。

同时，电路也变得越来越受电源噪声影响。

减少单位间隔意味着减少时间裕量。

减⼩信号幅度会转为减少噪声裕量。

对所有⼯程上会遇到的问题，理解问题并精确的测量数据才能解决问题。

对“噪声”的理解在理想的情况下，电源是不会有噪声的，那么电源噪声是怎么产⽣的呢？除了由于热过程不可避免引起的⾼斯噪声（通常这不是噪声的主要部分）之外，所有的电源噪声都会有⼀到两个源。

开关电源会造成不希望的噪声，这些噪声通常会在开关切换频率的谐波或者和切换频率⼀致。

当门电路和输出引脚驱动开关时，会要从电源上得到电流。

这是⼤多数数字电路中的噪声源。

这些切换虽然会随机的发⽣，但是会趋向于和系统时钟⼀致。

当我们把这些看出是叠加在电源上的“信号”⽽不是“噪声”的时候，分析就会变得简单有效。

测量的挑战由于电源噪声带宽很⼤，设计师更倾向于⽤⽰波器来测量电源噪声。

我们会在后⾯讲述⽰波器对噪声原因分析的独特作⽤。

实时⾼带宽数字⽰波器和⾼带宽探头⾃⾝也有噪声，这个必须要考虑。

如果你要测量的电源噪声和⽰波器以及探头的噪底是在⼀个数量级上的话，你的测量的精确度就会有问题了。

本⽂就要讨论关于⽰波器噪底的更多信息。

另外⼀个问题是动态范围。

电源是直流电压，上⾯的交流噪声占直流电平的⽐例很⼩。

有些⽰波器很探头就会遇到问题，要设置好偏置，要很好的探测才能得到更好的观测噪声，才能是⽰波器⾃⾝的噪底很⼩。

下⾯就讲⼀讲⽰波器⾃⾝的噪声。

⽰波器⾃⾝的噪声图1. 噪声源如图1所⽰。