为什么不同示波器的纹波噪声测量结果总是不同?

  浏览量2023-12-16 作者: 轨道交通

  由于开关电源的开关管工作在高频的开关状态,每一个开关过程,电能从输入端被“泵到”输出端,在输出电容上形成一个充电和放电的过程,从而造成输出电压的波动,而且此波动的频率与开关管的开关频率相同,这个波动就是输出纹波,是叠加在输出直流上的交流成分,纹波的幅值是该交流成分的波峰与波谷之间的峰峰值。

  噪声是开关电源自身产生一种高频脉冲串,由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成,噪声的频率比开关频率高的多,噪声电压的大小特别大程度上与开关电源的拓扑、变压器的绕制、电路中的寄生参数、测试时外部的电磁环境和PCB的布线设计有关。

  探头的长地线与探针在电路板接触处所形成的环太大,很容易将空间中的大量电磁干扰引入测量电路。

  一定不能单纯以哪个品牌或者型号的测量结果作为标榜去标定,认为一定是某品牌是对的、某型号是对的、某示波器很贵所以是对的,这些测量心态都是不可取的。测试结果在一些范围内出入是十分正常的,毕竟示波器只有8位的ADC,垂直分辨率较差,另外不同示波器的幅频响应曲线也略有不同。

  这个20M是早期示波器为了尽最大可能避免电源输出受高频干扰过大,来设计的简易硬件滤波电路。如果要深究,个人觉得20M只能是一个经验值,而并非理论值了。

  目前新型的数字示波器功能越来越强,我们不必要一定把自己的思路限制在20M的框架限制里,可以直接通过数字滤波的方式,来得到更准确的信号。通常要使用示波器的三个功能:FFT、数字滤波器、统计测量

  通过FFT运算,可以轻松又有效地分析波形的频域特性,直观地查看到波形中存在的各个频率分量的功率、有效值、相位等特性,有效地应用在分析被测系统中的谐波分量和失真、电源信号中的噪声特性等场合。ZDS2000系列示波器标配4Mpts的FFT,在1GSa/s的FFT等效采样率下频率分辨率仍能精细到250Hz,可准确快速的分析信号干扰来源。

  它是使用IIR或FIR数字滤波器,对被测信号进行数字滤波。通过较少的计算量,可以使通带内具有非常好的平坦度、阻带内有足够的衰减和足够小的阻带纹波。ZDS2024示波器标配的IIR数字滤波功能可选择高通或低通滤波,截止频率可选择100Hz到100MHz的宽调节范围。如下图1所示,是ZDS2024示波器在设置归一化截止频率为0.08的低通巴特沃斯滤波器的幅频响应曲线 低通滤波器的幅频响应曲线) 自动测量功能。

  不仅可以测量通道源的波形,还可以测量经过数学运算或者数字滤波后的波形。ZDS2000系列示波器标配的“真正意义”的参数测量统计会把屏幕上捕获的所有波形做测量统计,得出当前值、最大值、最小值和平均值、标准差、测量次数。用户通过观察统计最大值和最小值可快速了解波形中有几率存在的异常,通过观察平均值、标准差可快速评估信号特性。

  如上所述,我们已无形中就将“FFT + 数字滤波 + 自动测量”组合成了一个可用于定位噪声、减少噪声、波形测量的利器,可有效地用于存在干扰的被测信号的干扰定位和快速测量。下面,我们就用这个利器来解决一个经常会遇到的信号测量的问题。

  当我们在测量某些正弦小信号时,经常会发现纹波信号会夹杂很多的高次谐波和噪声干扰,造成波形不能有效触发,更重要的是测量结果误差很大。波形如下图2所示:

  下面,我们就看怎么样去使用运用三大功能的组合来解决这一个问题,具体步骤如下所示:

  使用FFT运算功能,得到该波形的频域特性,分析波形的噪声干扰范围,从而定位噪声范围。

  由上图3可知,FFT测得的波形的基频是357Hz(由于当前FFT的频谱分辨率为35.7Hz),干扰的噪声信号的频率范围都是大于1KHz。

  使用数字滤波器功能。由于需要将高频率信号过滤掉,因此在数字滤波菜单中选择低通滤波模式,然后将截止频率设为1KHz,将大于1KHz的频率信号进行低通滤波衰减。

  对于数字滤波后的波形,能够正常的使用自动测量功能,对滤波后的波形的电压、时间、计数等测量项做测量。如下图5所示,电压方面,原始波形的峰峰值(Pk-Pk)为700mV,而数字滤波后波形的峰峰值为357mV,测量更加准确。时间方面,原始波形的频率测量值(Freq)为1.127kHz,波动很大,而数字滤波后波形的频率值为355.2Hz,波动非常小。

  ZDS2000示波器有4Mpts FFT运算、数字滤波功能、51种“真正意义”的自动测量统计这三大功能,若能够灵活地组合使用,将会使各个功能发挥到极致,能极大地提升工作的效率。

  上一篇:如何用示波器正确测量电源纹波?下一篇:如何用Pico示波器进行CAN总线解码分析

  在这篇文章中,小编将对示波器加以介绍以帮大家增进对它的了解程度,主要内容在于阐述示波器带宽以及示波器的两大高级功能,和小编一起来阅读以下内容吧。 一、示波器基本介绍 首先,我们共同来看看示波器的概念,示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。可以说,示波器起到了化无形为有形的作用。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点(这是传统的模拟示波器的工作原理)。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形

  在示波器的使用中,经常需要将波形全局和局部的兴趣波形组合起来进行观看,这就要用到大家很熟悉的Zoom功能了,ZDS2022示波器的Zoom功能有哪些颇有意思的小细节呢? 首先,我们将ZDS2022示波器的波形缩放功能直接放在了操作面板上,作为可以一键操作的快捷按键。当使用Zoom功能的时候,无需寻找,无需进入子菜单,您只需按下操作面板上的Zoom按键,就能完成一键缩放,用起来真的很爽! 除此之外,ZDS2022示波器上还能轻松实现自定义存储区域,如果您需要对当前屏幕上的某一段波形进行保存的时候,您只需打开一键缩放(ZOOM),调整副时基,使副时基窗口显示出您感兴趣的区域,然后根据自身的需求设置保存格式,就可以

  实操特辑之7:一键缩放 /

  在我们日常使用示波器的时候,有时会有必要进行高分辨率测量,这样一个时间段就可以把数字示波器看作一个整体系统,充分的利用这套系统来改善测量结果,而不仅仅只是将数字示波器当成简单的模数转换器。我们在进行高分辨率测量的时候,必须考虑到整条信号路径,从探头尖端,到示波器的模拟前端、再到采样和数字信号处理,都要考虑到。那么如何利用工具,将示波器的测量分辨率成功的提高到11位以上,来满足咱们进行高分辨率测量的使用需求呢?今天安泰测试就给大家伙儿一起来分享一下: 通过工具来将示波器的测量分辨率提高总共可大致分为3个步骤来进行,分别是:探测、滤波、采样。最先要进行的就是探测环节,在进行探测环节的时候,探头的选择和探头的设置至关重要,在设置探头的时候要最大限度的降

  分辨率 /

  Proteus中示波器使用技巧 左下角的CH1和CH2按钮可以再一次进行选择是DC还是AC。 右上角的CH1和CH2按钮是切换两个通道的。 右上角的第二个按扭有三个功能, 1。 两个绿点都没有: 上面的按钮切换CH1和CH2显示。 2。 Dual绿点:同时显示两个通道。(用YPOS1和 YPOS2能调整波形的上下位置。) 3。 X-Y绿点:CH1-CH2显示,主要方便看差分值。

  使用技巧 /

  彩电修东西的人最常用的测量工具是万用表,一般性故障经万用表电压档测量、分析后即可找到故障点,但对某些故障仅用万用表是不容易发现故障部位的。这就有必要借助示波器。因此,学会利用示波器检修彩电十分重要。 以下介绍笔者用示波器检修彩电的心得。 将电视信号送入彩电高频头,然后用示波器逐级检查,从视频检波或预视放输出端开始,沿信号走向对视频信号、色度信号、亮度信号、色差信号和三基色信号进行逐点检测,从测得的波形便可判断出哪一部分电路出了故障(特别是检测无彩色故障时,用示波器较易判断故障部位)。首先用示波器确定全电视信号是否输入到解码电路中,同时测量色同步选通信号有没有引入;有没有副载波信号加至同步解调电路。在检查收不到

  5702A示波器电源电路原理分析 随着高校实验条件的不断改善,大批实验设备一直更新,随之带来的对仪器的维修维护工作越来越繁重,示波器作为电子技术专业实验室的常规仪器,其使用广泛。 本文以5702A示波器为例,在维修维护过程中,对其工作原理分析及其维修办法来进行一下粗浅探讨。 220V交流电经电源开关S701和0.5A保险管F701后进入变压器初级后,从次级线V供给示波管灯丝电压外,其余2组经过各自的整流,滤波和稳压电路后,得到了160V,和正负12V电压,另一组经过整流滤波后,得到240V电压。 160V电压稳压原理:经过整流滤波

  引言 在工业生产和设备维护检修中,人们经常会进行线圈绕组匝间短路故障的测试。例如,电力系统中电力变压器匝间短路、电机转子匝间短路、显象管行输出变压器匝间短路等故障,都是以上产品最常见的故障之一,如果出现这类故障,电力变压器内部可能会被严重烧毁,电机很难负载运行甚至不能运行。 因此,高效、可靠的匝间短路测试方法对企业提高生产和检测、维修的效率都有重要的意义。这篇文章着重介绍由北京普源精电科技有限公司(RIGOL)提供的DS1000E数字示波器在匝间短路测试中的应用。 测试原理 目前市面上有不少专用的绕组匝间冲击耐电压测试仪,这类匝间冲击耐电压测试仪产品的基础原理都是以同型号绕组感抗相等为前提,采用波形比较法,以高

  在匝间短路测试中的应用 /

  现在的数字示波器都能提供令人印象非常深刻的采集、测量和分析工具套件给工程师和技术人员开展测试。即使这样,也存在你想要批量设置和自动操作的情况,特别是对那些只需简单或重复性测量的人来说。示波器可以让你定制它们的操作,将仪器功能限制为一些有选择的测试或使这些测试半自动化。下面是利用定制用户界面或测试自动化功能帮助实现这一目的的一些例子。 ●你需要简化示波器操作,以便允许无经验的用户开展重复性测试。 ●你需要自动完成一系列测试,但不用将仪器连接到控制器或自动检测系统。 ●你需要利用专门的程序或算法去分析或测量采集到的数据。 ●采集到的波形需要得到比将数据发送给外部计算机更快速的处理。 简化

  的操作过程 /

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