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安捷伦 3000X 系列示波器的使用——Power Ripple Test
来源:keysight  时间:2016-03-18

  安捷伦 3000X 系列便携式示波器将示波器、逻辑分析仪和 WaveGen 内置函数发生器(可选)以及协议分析(可选)的功能集于一身,拥有卓越的性能:观察更长时间的信号,观察更多信号的细节,较大显示屏(同档产品),更深存储器和最快波形更新速率,是测试工作者的一把利器(低速信号)。下面我将使用 Agilent DSO-X 3034A 示波器,对比测试主板 PowerIC 输出+3.3V 的 Ripple 值,通过测试结果来说明使用示波器需要注意的一些事项。

  示波器简介

  下面我将简单介绍 Agilent DSO-X 3034A 示波器:

  1、 该示波器体积小巧,方便灵活:其占地面积(如图 1 所示)比一台 14 英寸笔记本 电脑还小,当别人还在东搬西挪的腾地方时,我已经开始测试了;其质量也很小, 便于移动:当别人还在小心翼翼的推动示波器时,我已拿着示波器轻轻地从他们身 边走过。

  

  图 1 示波器与笔记本电脑“对比”

  2、 该示波器操作简单,易于学习:该示波器采用控制键按功能键分块集中的设计,配

合屏幕下方的灵活的软键,使操作更方便、更简单,易于新手学习,如图 2 所示。

  

   图 2 示波器版面介绍

  3、 该示波器功能强大、测量准确:该示波器具有丰富的测量项目、灵活的光标、四通 道的模拟输入、强大的触发功能、多种采样模式、较多的函数以及较小的本底噪声 等优点(如图 3 所示)。因此,不论是测电压电流还是时序,抑或是小信号都可以 精确测试。

  

  图 3

  Ripple Test 简介

  俗话说“隔行如隔山”,Ripple 对于从事电源工作的人再熟悉不过,但其他人可能知道的就不多了,所以有必要做个简单介绍。Ripple 的定义:直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的,这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份,这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。而纹波(Ripple)噪声大小是引起系统工作不稳定或干扰的重要因素,因此 Ripple Test 是电源品质验证的一个重要项目。

  Ripple Test(主板),需要使用带宽在 200MHz(理论 20MHz 以上,但为了测试精确选用 10 以上被带宽)以上的示波器,但示波器带宽过大则又需要限制带宽,在最大负载情况下(根据测试要求决定负载情况),将探头连接在 Power 的电容上抓取波形,当示波器的计数达到 500 次以后,停止抓取波形,记录最大的峰-峰值即我们需要测试 Ripple 值。

  测试步骤

  1、 校验探头,使用示波器测试之前必做的一步,如图 3 所示(大概介绍,省略部分步骤)。

  

  图 3 探头检验

  2、 打开示波器的“带宽限制”,如图 4 所示。

   

   3、 设置示波器时间轴为 1ms/div,垂直灵敏度一般为 10mV/div 或 20mV/div,如图 5

所示。

  

图 5 设置示波器

  4、 在测试点(一般选取电容)上焊接地线圈,长度不超过 2cm,也可以使用弹性地针(不建议使用,对于较小测试点容易接触不好),如图 6 所示。

  

图 6 底线圈和弹性地针

  5、 使被测对象处于最大负载状态(根据测试要求决定负载情况),运行测试软体 BurnIn Test(X86 架构)使系统负载最大(如图 6 所示),1~2 分钟后开始测试。

  

 图 6 BurnIng Test

  对比测试

  测试 1:使用无源探头(10:1 & 500MHz)的弹簧勾接正极,地线夹接负极测试主板 Power IC 输出+3.3V 的 Ripple 值,如图 7 所示。

  

 图 7

  测试 2:使用无源探头(10:1 & 500MHz)的探针接正极,地线夹接负极测试主板 Power IC 输出+3.3V 的 Ripple 值,如图 8 所示。

  

图 8

  测试 3:使用无源探头(10:1 & 500MHz)探针接正极,地线圈接探头地测量 Power IC

输出+3.3V 的 Ripple 值,如图 9 所示。

  

图 9

  测试总结

  表 1 测试结果

  

  从测试结果(见表 1)可以看出,使用弹簧勾加地线夹的组合和使用底线夹加探针的组合的测试结果差不多,但相对于使用探针加底线圈的组合的测量结果相差很大,说明使用地线夹或者说较长的底线会带来较大的测量误差。因此,在使用示波器测试时要注意地线的长度,当测试精度要求较高时尤其注意。此外,还有一些注意事项想与大家分享:

  1、 当示波器不抓取波形(未关机)时,应使探头远离待测物且通过“Run Control”控制示波器处于“Stop”状态,以防示探头捕捉到雷击等大信号而损坏采样模块。

  2、 为避免测量误差,请务必在测试之前对探头进行校验。

  3、 根据测试电路的频率选择带宽合适的示波器,并不是带宽越高越好,因为带宽不够 会导致信号衰减而带来测试误差,带宽太高会导致较大的底噪而引起测试误差。

  4、 根据测试点的实际情况:电压大小、阻抗、频率及是否都不接地等选择合适的探头。

  5、 探头与被测电路连接时,探头的接地端务必与被测电路的地线相连,且根据实际情 况确定探头接地线的长度。

  6、 使用多通道示波器时,注意各个通道的功能不能混淆,否则会带来较大的麻烦。

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感谢此文原创作者Chengqiang Xu  投稿有礼

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