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[文章]电源纹波与电源噪声的区别，今天带你全看懂！

kutta
工程师
2021-10-12 18:32:03     打赏

本篇文章主要分享电源纹波和电源噪声的区别，目录和结构如下：1.前言2.纹波3.噪声4.纹波和噪声5.测试方法6.如何降低纹波和噪声

整篇文章阅读预计8分钟。1.前言大三在技术二面CVTE时，面试官提出了一个问题，你们在学校是怎么测试纹波的？我记得那时候我的回答是，我们在实验室测纹波是用示波器探头加在输出端，耦合方式选为AC，带宽限制在20MHz进行测试。面试官又问我，为什么要带宽限制在20MHz？以当时在大学的学习深度，没有想过这样的问题，所以这一问，答的并不好。后来去CVTE实习，我看到他们在测试纹波时示波器前面有一块小板子，板子上有几个黄色的小电容，一端用金色的同轴电缆和示波器相连，另一端是和被测试的电源相接。当时看到这套搭配非常好奇，怎么和在学校的方法有些区别呢？于是就向他们请教，这个地方单独接的小板子是干啥的？为什么不直接将示波器接在单板上面呢？他们当时给我的答案是：“用来滤波的”。参加工作后，经常会测试电源纹波和噪声，在视频图像中，给Sensor的电源如果纹波超过Sensor要求，图像上就会有抖动的横纹。在FPGA系统中，电源纹波波动超过100mV，BANK的工作可能会受到影响。DDR的电源如果纹波不满足要求，数据的采样和传输可能出现错误。所以，电源的纹波是单板开发中必须关注的一个指标，在原理图，器件的选型，PCB的布局走线都会融入尽可能降低电源纹波这样的设计理念。而就在前不久，工作中发生的一件事情，让我产生了写这篇文章的想法。那天刚好看到同事在测试电源纹波，他用了一个很长的引线将电源输出接出来，然后接在示波器探头上，地线也用了很长的线接出来。我看到这个测试方式有些不对，就过去跟他说，你测试电源纹波的时候，这个引线太长了测试会不准确的，最好探头能靠近一些，然后带宽选在20MHz。
就在我尝试着去查看他示波器配置时，并调节带宽限制，那个同事跟我说，我在测试噪声，这个带宽要用全带宽。我说你不是测试电源的纹波吗？他说不是的，他们在测试这一路电源的噪声。电源纹波和噪声到底有什么区别？怎么测量？我想用这篇文章来梳理一下。2.纹波纹波（ripple），最常见的定义是指，在直流电源上，不希望出现的交流电压变动量，一般是因为直流电压是利用交流电压转换后产生，其中输出电压中的交流成分无法完全消除所造成。（来源于维基百科）即电源纹波是指在直流信号上的交流干扰信号，这个干扰信号波动的频率和开关频率相同。典型的DC-DC电源输出电压波形如下：上面的图片来源于MP16xx芯片输出电压波形，从手册中可以看出，波浪式的周期和开关频率一致。波浪的幅值即为纹波的峰峰值，所以，在测试DC-DC电源纹波时，比较关注的是输出纹波Vpp。3.噪声针对噪声的定义比较丰富，但是对电源噪声的定义我查了一些资料，目前其实对电源纹波和电源噪声的定义没有一个共同的协会制定。在《开关电源噪声的形成及抑制方法》这篇论文中，发现了一个用于电子系统噪声定义：噪声是指在电子电路设计中没有安排的信号 ,这些信号通常由环境中自然因素或人为因素产生的电磁能量造成。影响电子电路正常工作的噪声称为“干扰”,而能产生一定能量的任何物质都可以称为“噪声源”。即电源噪声可以理解为电源模块工作在产品系统中，由系统内部和外部“干扰”引起的非连续的，无规律的电压或者电流尖峰。接着刚刚MP16xx电源芯片的规格书，可以看到在输出电压波形上，箭头1和箭头2处的尖峰。从波形图上可以看出：1所示的尖峰，是SW由开通向关断转变的时刻；2所示的尖峰，是SW由关断向开通转变的时刻；再对比左右两幅图可以看出，左边的1和2波动尖峰比较大，右边的1和2波动的尖峰幅值较小。而造成这种区别的原因是负载电流不一样。


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关键词： 电源     纹波     电源     噪声     区别    

拜月
工程师
2021-10-12 18:40:19     打赏
2楼

期待更新


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丘球
工程师
2021-10-12 19:00:39     打赏
3楼

感谢楼主分享


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