原创 揭开测试测量的小秘密——每周一考 【第6周】

2015-4-8 14:55 3266 20 25 分类: 测试测量 文集: 每周一考

作为测试测量工程师,经常接触和使用示波器等测试仪器是不可避免的。在日常测试工作中,你是否遇到过一些看似显而易见,却久久困惑你的一些细节问题?又或者,你在选择示波器或设置参数时,常为如何进行最佳配置而发愁。在这些看似简单的小问题中,却蕴藏了许多测试学问。

 

在此,EDN China邀请了安捷伦数字测量技术专家,为你揭开一个个小奥秘,带你走出测试测量的一些误区。每周我们抛出测试测量方面的三个问题 ,第六周的问题都是关于电源测试的, 工程师可参考技术文章‘使用示波器进行电源测试的7项提示   ,也欢迎工程师有补充或不同意见:

 

1、在进行电源测试时候,有哪些方法可用来最大化示波器的动态范围?

  

2、在使用或选用探头的时候,注意哪些方面可以优化电源的测量精度?

3、开关电源测试中有一个项目PSRR(power supply rejection ratio),这是什么意思?怎么测?(这个题目答案不在上面的技术文章中)

 

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专家点评:本期的网友的回答,很多答案都不错,奖品给tengzhihua,谢谢他的长期关注和参与。

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我们还欢迎您发送邮件至rain.wang@ednchina.com,贡献您平时遇到数字测试方面困惑的问题,或者具有趣味性或有意思的测试测量问题,如果您的问题被选中成为每周一考的主题,那么您也将获得一份精美礼品。

 

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1、在进行电源测试时候,有哪些方法可用来最大化示波器的动态范围?

(答案由安捷伦杜吉伟提供)可从有几个方面考虑优化示波器的动态范围,但同时也要考虑探头和电缆的选择或使用方法。

o 用高分辨率采集方式提升测量精度,优点是提高了示波器的垂直分辨率,即使单次采集也可以使用该方法,这一点比平均方法要好,缺点是实际示波器的有效带宽会下降,但对电源测试,不需要示波器有过高的带宽,所以只要带宽不低于20MHz ,就是可以接受的。使用Agilent 9000系列示波器,在使用高分辨率方式时,可以直接设置所需要的垂直分辨率位数,下表给出在高分辨率方式下,9000系列示波器的采样率、垂直分辨率、有效带宽之间的关系。

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o 使用交流耦合,如果示波器本身支持交流耦合,可直接设置成交流耦合,如果示波器不支持交流耦合,可在被测对象引出测量点的位置自己焊接一个适当的耦合电容,将被测信号中的交流成份隔离掉。

o 带宽限制:通常使用20MHz带宽限制,因此可以将示波器带宽限制设置成20MHz,也可用低带宽的探头来限制测量带宽; 有些厂家提供的芯片的指标并非在<=20MHz情况下给出,这个时候,建议使用示波器的任意带宽限制功能,比如数学功能中的低通滤波器,一般可以设置成任意值。安捷伦的3000X 系列示波器的高级数学选件支持该功能,9000A系列标配该功能。

 

2、在使用或选用探头的时候,注意哪些方面可以优化电源的测量精度?

 (答案由安捷伦杜吉伟提供)

o 在与被测对象的连接方面,如果可以单端测量,建议使用电缆或1:1的探头,这样做的好处是,您可以将示波器的垂直灵敏度达到最佳状态,最大化示波器的动态范围, 比如,您可以使用N2870A 1:1 35MHz或10070C 20MHz  1:1无源探头。

o 有些应用场合,不允许将被测信号与示波器共地测量,这时推荐使用差分探头进行浮地测量,选择差分探头的时候,要尽量选择衰减比比较小的,如安捷伦2:1的N2750A系列差分探头,如果用5:1或10:1衰减比,测量精度会成倍下降。

o 探头的地线要尽量短,或者和信号点构成的磁通面积要尽量小,比如可以将地线缠绕到探头体上,最好用很短的弹簧地。

 

3、开关电源测试中有一个项目PSRR(power supply rejection ratio),这是什么意思?怎么测?(这个题目答案不在上面的技术文章中)

  

(答案由安捷伦杜吉伟提供)

o 电源抑制比,具体定义可参考维基百科等,基本上测量的时候需要一个信号源和一个示波器,但很多时候工程师因不容易找到两台仪器或怕麻烦就不测了。安捷伦DSOX3000A系列示波器内置了一台任意波形发生器,可产生任意信号作为电源的输入,用示波器其测量输出,从而自动给出PSRR值,而且是自动测量软件,无需用户自己计算。这才使得PSRR的测量变得可行和简单。而且目前,DSOX3000A的任意波形发生器选件是免费的。

文章评论5条评论)

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用户403664 2012-5-21 09:03

转发微博评论:为什么采样N次平均以后精度就能提高0.5log2(N)个bit呢?测试电源纹波时用AC耦合,调小纵轴尺度看细节。

ff111111 2012-5-19 18:04

补充2.就是将示波器探头靠近输出电容两端,避免将地放的很远,而引起很大的环路噪声。 补充3.基本计算公式为:   PSRR = 20log[(Ripple(in) / Ripple(out))] , 交流电源抑制比(ACPSR)   先在标称电源电压(5V)的情况下,读取一个测量值,然后在电源电压上叠加一个频率为100HZ,有效值为200mV的信号,在相同的输入信号电平下,读取第二个测量值,按测量误差公式 "百分误差=(第二测量值-第一测量值)/第一测量值" 计算得到的百分比误差即为交流电源抑制比.   直流电源抑制比(DCPSR)   先在标称电源电压(5V)的情况下,读一个测量值,然后使电源电压变化 5%,在相同的输入信号电平下读取第二个测量值,按测量误差公式(同上题公式)计算得到的百分误差即为直流电源抑制比.

用户405543 2012-5-18 15:13

1. 1)采用平均采集模式提高测试分辨率; 2)采用AC耦合来消除直流偏置,进而达到限制示波器和探头的带宽的目的; 3)高分辨率的采集模式。 2.优化电源的测量精度的方法: 1)尽可能地减小探头之间的环路。 2)将探头置于合适的位置(比如要将探头的线缆尽可能地远离辐射源,线缆避免缠绕,以避免自身形成环路而拾取更大的空间辐射噪声)。 3)对于差分探头,尽量将探头的正、负线缆耦合到一起,使得正、负线缆受到平衡的空间辐射,以利于共模噪声的消除。 3.电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio):把电源的输入与输出看作独立的信号源,输入与输出的纹波比值即是PSRR,通常用对数形式表示,单位是dB。电源抑制比可分为交流电源抑制比和直流电源抑制比。 1)交流电源抑制比(ACPSR)的测量:先在标称电源电压(5V)的情况下,读取一个测量值,然后在电源电压上叠加一个频率为100HZ,有效值为200mV的信号,在相同的输入信号电平下,读取第二个测量值,按测量误差公式,百分误差=(第二测量值-第一测量值)/第一测量值 ,计算的到百分比误差即为交流电源抑制比。    2)直流电源抑制比(DCPSR)的测量:先在标称电源电压(5V)的情况下,读一个测量值,然后使电源电压变化 5%,在相同的输入信号电平下读取第二个测量值,按测量误差公式(同上题公式)计算得到的百分误差即为直流电源抑制比。

用户405546 2012-5-17 01:56

1.(1)采用平均采集模式、高分辨率捕获模式来提高测试分辨率;(2)采用AC耦合去除直流偏置,限制示波器和探头的带宽;(3)改变捕获方式来减小示波器的随机噪声等来有效的提高示波器的动态范围。 2.(1)采用差分探头“俘地”测量为了安全和精确; (2)避免示波器探头配件接地太远引起的电源低噪声; (3)选择示波器探头应避免示波器一些敏感的设置,例如V/div设置,探头衰减比例设置。 3.(1)PSRR既电源抑制比,把电源的输入与输出看作独立的信号源,输入与输出的纹波比值即是PSRR,通常用对数形式表示,单位是dB。 (2)找个任意信号发生器来,产生一个110HZ noise 信号来,把它叠加在一个直流输入准位上边加载IC上,然后在输出那里用示波器,进行FFT运算把已知频率的频谱找出来,做差就是PSRR了.

用户1355886 2012-5-15 11:28

重在参与 1 采用平均采集模式提高测量分辨率;采用高分辨率的采集模式提高测量分辨率;采用AC耦合方式来消除直流漂移;限制示波器和探头的带宽。 2 采用差分探头确保和精确浮动测量;应避免探头附件与辐射电源间的耦合;选择的探头应可以避免示波器工作在最高灵敏度设置下。 3 PSRR是电源抑制比,把电源的输入和输出分别看做独立的信号源,输入和输出的纹波比值即电源纹波比PSRR。
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