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用示波器丈量电源噪声的办法(2)

方法1:使用频域分析FFT分析能更深入的分析信号,如图5和6所示。在广阔的白噪声的基础上明显多了2个峰值,495MHz和500MHz。图5电源噪声的F

办法1:运用频域剖析

FFT剖析能更深化的剖析信号,如图5和6所示。在宽广的“白”噪声的基础上显着多了2个峰值,49.5MHz和500MHz。


图5.电源噪声的FFT


图6.带有符号的FFT

FFT能快速深化的剖析噪声的来历。例如,体系中有33KHz的开关电源和500MHz的时钟,你能够在33KHz和500MHz的当地看到毛刺。毛刺的起伏能让你大略的了解一下各个噪声源的奉献有多大。

别的能够经过对FFT取均匀进步毛刺的能见度。均匀的办法会很大程度的消除真随机噪声,能在噪声中甄别出细小的信号。

办法2:运用触发来调查和丈量信号

假如能够以除随机噪声源之外的信号作为触发并运用均匀,那么一切和此信号不相关的噪声元素都会被减小或许消除。图7和图8展现了这种办法。在图7中,示波器运用500MHz正弦波作为触发,并均匀64次。紫色的通道是500MHz的触发源,在示波器上用另一个通道丈量。黄色的通道是电源噪声,把一切和 500MHz信号不相关的噪声元素经过均匀消除。


图7.示波器触发正弦波,并运用均匀

图8是用49.5MHz方波作为触发源。图中只能看到和49.5MHz相关的噪声。


图8.示波器触发方波,并运用均匀

办法3:运用示波器偏置来进步动态规模

在本例中,电源是1.5V直流电压,噪声是mV等级的。你能够在把偏置电压调理到1.5V时运用100mV/格或许更高的规模。而且运用更活络的规模来削减示波器本身的噪声然后准确的丈量。

制造一个特别的探头

许多电源都能够驱动50欧姆负载。1.5V电压驱动50欧姆负载只需求3mA电流。这就能够直接运用50欧姆同轴电缆连接到电源,示波器运用50欧姆输入来替代10:1的探头,然后能够更活络。也能够运用同轴隔直%&&&&&%。1:1的探头很简单制造,如图9所示,在线结尾把外面的金属壳剥掉,并焊接一个地线,也能够运用带绷簧的地。


图9. 1:1 50欧姆探头

终究的测验装备

本装备会终究完成下面的方针:

  • 低噪声和大偏置规模
  • 最好的信噪比
  • 真差分丈量
  • DC呼应(无AC耦合)

运用前述的1:1探头连接到安捷伦N5380A双SMA探头前置头,再连接到1186A探头放大器,最终连接到示波器。

总结

要了解示波器和探头本身到底有多少噪声。尽量挑选低噪底的示波器来使丈量更准确。尽量运用差分探头。

运用探头的偏置来添加动态规模。

对要丈量的信号做触发,经过均匀来消除不相关的噪声。

示波器运用FFT需求考虑的问题

大多数实时数字示波器都带有FFT功用。示波器在每次触发的时分都会进行有限的采样,这取决于内存大小和采样速率。FFT并不能辨认信号的频率低于示波器采样窗口的状况。FFT能剖析的最低频率是1/[1/(采样速率)x(采样内存深度)]。在运用FFT观测信号,请先保证内存有满足的采样深度来取得满足的样本。例如,假如,开关电源的作业频率是33KHz,示波器需求选用1/(33KHz)或许30uS的信号改变。关于采样率为20GSa/s的示波器,内存中需求存储600000个点。

FFT通常是对屏幕显现的点做运算,所以在丈量低频的时分要设置时刻基准来时所用的内存都显现在屏幕上。

RMS仍是P-P?

本文通篇都用的是均方根(RMS)。关于一个高斯分布的信号,不会界说峰峰值(p-p),也无法重复丈量,这个时分用均方根界说能很好的运用。对一个高斯概率密度函数来说,均方根等同于标准差,所以统计表都会用均方根值而不是峰值来表明高斯噪声信号。假如你参加2个高斯噪声,标准差不是直接把各种的标准差相加而是把各自平方之后相加再开根号。

确认性的噪声元素,能够用均方根或许峰值来确认的表明。

丈量噪声的应战是假如计算出经过线性叠加确实认性噪声和经过正交叠加的随机颤动。本文就叙述了怎么别离随机噪声和确认性噪声。

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