示波器在測試電源紋波/噪聲上的應用

測量方法
測量紋波/噪聲首先必須知道正確的測量方法，很多工程師拿數字示波器測量出來幾百mV的紋波/噪聲值，和參數規格一比，完全差了幾十的倍數這個肯定是測量方式不正確造成。

以下幾點會影響到電源紋波/噪聲測量的準確性：
1，示波器的底噪和量化誤差
2，使用衰減因子大的探頭測量小電壓
3，探頭的GND和信號兩個探測點的距離過大
4，示波器通道的設置（50Ω和1MΩ，直流耦合還是交流耦合）
1 對儀器的要求

示波器參數要求：
支持帶寬限制或數字濾波功能：一般示波器都支持20MHz帶寬限制，也有更為高級的全帶寬限制功能，如：SDS2000系列，阻抗要求50歐和1M歐可選。

在晶片端的電源和地阻抗通常是毫歐級別的，高頻的電源噪聲從同軸電纜傳輸到示波器通道後，當示波器輸入阻抗是50歐時，同軸電纜的特性阻抗50歐與通道的完全匹配，沒有反射;而通道輸入阻抗為1M歐時，相當於是高阻，根據傳輸線理論，電源噪聲發生反射，這樣，導致1M歐輸入阻抗時測試的電源噪聲高於50歐的。

探頭要求：
為了使接地線儘量短，可以為探頭配置測試短針，或者自製短接地線：去除探頭接地線套，用金屬絲自行繞制接地短線，推薦五類線中銅絲，強度適中。也可以用焊錫絲、鋁絲等。

選擇1X無衰減檔位，一般無源探頭在1X檔位時，其帶寬限制在6MHz/10MHz帶寬，如此在前端可有效濾除高頻紋波/噪聲的幹擾，減小紋波/噪聲測量影響。如選用10X檔位，不但無濾波作用，而且對紋波/噪聲信號衰減嚴重，會增加觀察難度。

下面以鼎陽公司的SDS2000為例，進行常規測量所採用的正確操作步驟：
1.打開SDS2000的帶寬限制功能，限制示波器帶寬為20MHz，目的是避免數字電路的高頻紋波/噪聲影響測量，儘量保證測量的準確性；同時阻抗選擇50Ω。
2.設置耦合方式為交流耦合，避免因為直流信號過大示波器顯示不出紋波/噪聲信號，方便測量（以更小檔位來仔細觀測紋波/噪聲，不關心直流電平）；在DC耦合下，在量程2mV甚至更小時，有些示波器的偏置電壓不夠。鼎陽SDS2000示波器的電壓偏移範圍如下，
3.保證探頭接地儘量短，如果探頭和地距離較遠就會有很多的EMI噪聲輻射到探頭的信號迴路中，如圖一所示，示波器觀察的波形包括了其他的信號分量導致測試結果錯誤。因此要儘量減小探頭的信號與地的探測點的間距，減小環路面積。（測量紋波/噪聲動輒上百mV的主要原因就是接地線太長），可以拆除探頭的接地線和外殼，露出探頭地殼，將接地線纏繞在探頭地殼上，這一可以有效的保證接地線長度小於1cm；（這是重點，本來紋波/噪聲就為小信號，接地線過長產生的電感效應會對測量產生較大的紋波/噪聲幹擾）

2 實際測試一個紋波/噪聲信號：
測量一個直流電源的紋波/噪聲，如下圖：

首先用高阻測試紋波/噪聲，如圖3；

其次用50Ω測試紋波/噪聲，如圖4；

在測試中我們發現：如果使用1倍衰減的探頭測試，當示波器通道輸入為1M歐姆時，通常其測出的電源噪聲大於50歐姆輸入阻抗的。因為高頻的電源噪聲從同軸電纜傳輸到示波器通道後，當示波器輸入阻抗為50歐姆時，同軸電纜的阻抗50歐姆與通道的完全匹配，無反射；當輸入阻抗為1M歐姆時，即高阻時，電源噪聲會發生反射，這樣就會導致1M歐姆測試的噪聲大於50歐姆的。
所以，測量小電源噪聲時，推薦使用50歐姆的輸入阻抗。