最大程度下降开关调理器的输出纹波和瞬变十分重要，尤其是为高分辨率ADC之类噪声灵敏型器材供电时，输出纹波在ADC输出频谱大将表现为共同的杂散。为防止下降信噪比(SNR)和无杂散动态规模(SFDR)功能，开关调理器一般以低压差调理器(LDO)替代，献身开关调理器的高效率，交换更洁净的LDO输出。了解这些伪像可让规划人员成功将开关调理器集成到更多的高功能、噪声灵敏型运用中。
本文介绍丈量开关调理器中的输出纹波和开关瞬变的有用办法。对这些参数的丈量要求十分细心，由于糟糕的设置或许会导致读数过错，示波器探针信号和接地引线构成的环路会导致发生寄生电感。这样会添加与快速开关瞬变有关的瞬变起伏，因而有必要坚持较短的衔接、有用的办法以及宽带宽功能。此处，选用ADP2114双通道2 A/单通道4 A同步降压DC-DC转化器，演示丈量输出纹波和开关噪声的办法。这款降压调理器具有高效率，开关频率最高可达2 MHz。
输出纹波和开关瞬变
输出纹波和开关瞬变取决于调理器拓扑以及外部元器材的数值与特性。输出纹波是剩余沟通输出电压，与调理器的开关操作密切相关。其基频与调理器的开关频率相同。开关瞬变是在开关转化过程中发生的高频振动。它们的起伏以最大峰峰值电压表明，该值很难准确丈量，由于它与测验设置高度相关。图1显现输出纹波和开关瞬变示例。
图1. 输出纹波和开关瞬变
输出纹波考虑要素
调理器的电感和输出电容是影响输出纹波的首要元件。较小的电感会发生更快的瞬变呼应，但价值是电流纹波更大;而较大的电感会让电流纹波更小，相应的价值便是瞬变呼应较慢。选用低有用串联电阻(ESR)的电容可最大程度削减输出纹波。带电介质X5R或X7R的陶瓷电容是一个不错的挑选。一般运用大电容来下降输出纹波，但输出电容的尺度和个数却是以献身本钱和PCB面积得来的。
频域丈量
对电源工程师而言，丈量不需要的输出信号时，考虑频率域是十分有用的，它能供给一种更好的视角，了解输出纹波及其谐波坐落哪些离散频率，以及各自对应哪些不同的功率水平。图2显现的是一个频谱的比如。这类信息可协助工程师确认所选开关调理器是否合适其宽带RF或高速转化器运用。
若要进行频率域丈量，可在输出电容两头衔接一个50Ω同轴电缆探针。信号经过隔直电容，终止于频谱分析仪输入端的50Ω端接电阻。隔直电容可阻挠直流电流穿过频谱分析仪，防止直流负载效应。50Ω传输环境能够最大极限削减高频反射和驻波。
输出电容是输出纹波的首要来历，因而丈量点应该尽或许接近。从信号顶级到接地址的环路应该尽或许比较小，以便尽量削减或许影响丈量成果的额定电感。图2显现频域的输出纹波和谐波。ADP2114在指定作业条件下，于基频处发生4 mV p-p输出纹波。
图2. 选用频谱分析仪的频域图
时域丈量
选用示波器探针时，不必长接地引线可防止构成接地环路，由于信号顶级和长接地引线构成的环路会发生额定电感和较高的开关瞬变。
丈量低电平输出纹波时，运用1×无源探针或50Ω同轴电缆，而非10×示波器探针，由于10×探针会使信号衰减10倍，从而使低电平信号降为示波器本底噪声。图3显现的是次优勘探办法。图4显现选用500MHz带宽设置时的波形丈量成果。高频噪声和瞬变归于长接地引线构成的环路所形成的丈量假信号，并非开关调理器所固有。
图3. 接地环路发生输出差错
图4. 开关节点(1)和沟通耦合输出波形(2)
有几种办法能够减小杂散电感。一种办法是移除规范示波器探针的长接地引线，并将其管体衔接至接地基准点。图5显现顶级和管体办法。可是，在本例中，顶级衔接过错的调理器输出点，而非直接衔接输出电容;正确办法应当是直接与输出电容相连。接地引线已移除，但PCB上走线引起的电感依然存在。图6显现选用500MHz带宽设置时的波构成果。由于移除了长接地引线，所以高频噪声有所下降。
图5. 开关节点(1)和沟通耦合输出波形(2)
图6. 开关节点(1)和沟通耦合输出波形(2)
如图7所示，运用接地线圈在输出电容上直接勘探能够发生近乎最佳的输出纹波。开关瞬变的噪声状况有所改善，且PCB上的走线电感大幅下降。可是，纹波上仍是显着叠加了低起伏信号概括，如图8所示。
图7. 经过接地线圈，在输出电容上选用顶级和管体法进行勘探
图8. 开关节点(1)和沟通耦合输出波形(2)
勘探开关输出的最佳办法
勘探开关输出的最佳办法是运用50Ω同轴电缆，该电缆保持在50Ω环境下，并经过可选50Ω示波器输入阻抗端接。在调理器输出电容和示波器输入之间放置一个电容，可阻挠直流电流经过。电缆的另一端可经过十分短的飞线直接焊接到输出电容上，如图9和图10所示。这样能够在宽带宽规模内丈量极低电平信号时坚持信号完整性。图11显现500 MHz丈量带宽下，用顶级和管体法与50Ω同轴法在输出%&&&&&%端进行勘探的比照。
图9. 运用端接50Ω同轴电缆的最佳勘探法
图10. 最佳勘探法示例
图11. 开关节点(1)、顶级和管体法(3)、50 Ω同轴法(2)
这些办法比照显现，50Ω环境下运用同轴电缆会发生更为准确的成果，此刻噪声较小，即便选用500 MHz带宽设置也是如此。将示波器带宽改为20 MHz可消除高频噪声，如图12所示。ADP2114在时域中发生3.9 mV p-p输出纹波，接近于选用20 MHz带宽设置测得的频域值4 mV p-p.
图12. 开关节点(1)和输出纹波(2)
丈量开关瞬变
开关瞬变的能量较低，可是频率成分比输出纹波高。这种状况会在开关转化过程中发生，一般规范化为包括纹波的峰峰值。图13显现运用带有长接地引线的规范示波器探针与运用50Ω同轴端接电缆(500 MHz带宽)的开关瞬变丈量成果比照。一般，由长接地引线形成的接地环路会发生比预期更高的开关瞬变。
图13. 开关节点(1)、规范示波器探针(3)、50Ω同轴端接(2)
定论
规划与优化低噪声、高功能转化器的体系电源时，输出纹波和开关瞬变丈量办法是十分重要的考虑要素。这些丈量办法可完成准确、可再现的时域和频域成果。在较宽的频率规模内丈量低电平信号时，保持50Ω的环境十分重要。进行这项丈量的一种简略的低本钱办法是运用合理端接的50Ω同轴电缆。这种办法可用于各类开关调理器拓扑结构。
