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示波器頻域分析在電源調(diào)試的應(yīng)用
在電源噪聲的分析過(guò)程中,比較經(jīng)典的方法是使用示波器觀察電源噪聲波形并測(cè)量其幅值,據(jù)此判斷電源噪聲的來(lái)源。(4)關(guān)機(jī)前先將輝度調(diào)節(jié)旋鈕沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)到底,使亮度減到較小,然后再斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。但是隨著數(shù)字器件的電壓逐步降低、電流逐步升高,電源設(shè)計(jì)難度增大,需要使用更加有效的測(cè)試手段來(lái)評(píng)估電源噪聲。本文是使用頻域方法分析電源噪聲的一個(gè)案例,在觀察時(shí)域波形無(wú)法定位故障時(shí),通過(guò)FFT(快速傅立葉變換)方法進(jìn)行時(shí)頻轉(zhuǎn)換,將時(shí)域電源噪聲波形轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行分析。電路調(diào)試時(shí),從時(shí)域和頻域兩個(gè)角度分別來(lái)查看信號(hào)特征,可以有效地加速調(diào)試進(jìn)程。
在單板調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電源噪聲達(dá)到80mv,已經(jīng)超過(guò)器件要求,為了保證器件能夠穩(wěn)定工作必須降低該電源噪聲。
示波器捕獲的噪聲波形進(jìn)行FFT變換的關(guān)鍵點(diǎn)
示波器捕獲的噪聲波形進(jìn)行FFT變換,有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)需要注意。
1、根據(jù)耐奎斯特抽樣定律,變換之后的頻譜展寬(Span)對(duì)應(yīng)與原始信號(hào)的采樣率的1/2,如果原始信號(hào)的采樣率為1GS/s,則FFT之后的頻譜展寬較多是500MHz;
2、變換之后的頻率分辨率(RBW Resolution Bandwidth)對(duì)應(yīng)于采樣時(shí)間的倒數(shù),如果采樣時(shí)間為10mS,則對(duì)應(yīng)的頻率分辨率為100Hz;
3、頻譜泄漏,即信號(hào)頻譜中各譜線之間相互干擾,能量較低的譜線容易被臨近的高能量譜線的泄漏所淹沒(méi)。避免頻譜泄漏可以盡量采集速率與信號(hào)頻率同步,延長(zhǎng)采集信號(hào)時(shí)間及使用適當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù)。
如何在模擬電路用好數(shù)字示波器,比如測(cè)音頻放大器的小信號(hào),電源的雜波等?
答:要注意的問(wèn)題有:
① 示波器的接地問(wèn)題,示波器的機(jī)殼和探頭的參考地線都是連接地線的,因此良好的接地是測(cè)量干擾的首要條件。
②﹨n ﹨n示波器參考地線引入的干擾問(wèn)題,由于普通探頭通常都有一段接地線,會(huì)與待測(cè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)類似環(huán)形天線的干擾路徑,引入比較大的干擾,因此要盡量減少這一干﹨n擾,可以采用的方法是將探頭帽拿掉,不使用探頭上引出的地線,而直接使用探頭和 探頭內(nèi)的地點(diǎn)接觸待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量??梢砸揽渴静ㄆ髯詭У碾娫捶治鲕浖プ?,有一項(xiàng)功能——B-H曲線的分析,它能反應(yīng)磁芯的工作狀態(tài),還能測(cè)出動(dòng)態(tài)電感值,并得出磁芯損耗。
③ 使用差分測(cè)量的方法,消除共模噪聲。泰克提供一系列的差分探頭,比如專門(mén)針對(duì)小信號(hào)的ADA400A可以測(cè)量到幾百微伏,用于高速信號(hào)測(cè)量的P7350提供高達(dá)5GHz的帶寬。
④ 在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集(Hi-Res)的信號(hào)捕獲模式,可以過(guò)濾信號(hào)上疊加的隨機(jī)噪聲。