測(cè)量輸出電壓紋波是評(píng)估現(xiàn)代電源轉(zhuǎn)換器和低壓降壓(LDO)設(shè)備性能的快速方法。但不同的測(cè)量方法可能會(huì)導(dǎo)致輸出紋波評(píng)估結(jié)果相反，如何獲得準(zhǔn)確的紋波值成為紋波測(cè)量中最重要的部分。本設(shè)計(jì)提示將介紹輸出紋波電壓測(cè)量的實(shí)用方法，以檢查DC-DC電源轉(zhuǎn)換器的性能。首先，本文將簡(jiǎn)單解釋電壓紋波，然后比較傳統(tǒng)的長(zhǎng)測(cè)量回路技術(shù)和放大測(cè)量回路技術(shù)的尖端和桶身（tip-and-barrel method）之間的波形。最后，提供三個(gè)實(shí)用的測(cè)量提示和結(jié)論。

1 導(dǎo)言

現(xiàn)代電子應(yīng)用通常包含嵌入式計(jì)算和無(wú)線連接功能，這些電路具有經(jīng)常性的高脈沖和重負(fù)載行為，同時(shí)需要低輸入電壓紋波。因此，新一代的DC-DC轉(zhuǎn)換器將需要具有更快的瞬態(tài)響應(yīng)，并在快速運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)載條件下保持穩(wěn)定的輸出電壓，首先于LDO，輸出紋波應(yīng)該一樣好，甚至更好。為了評(píng)估這些轉(zhuǎn)換器的電壓輸出紋波，可以利用更好的測(cè)量方法是非常重要的，這種方法可以避免將大量的噪聲連接到測(cè)量波形上。

在測(cè)量輸出紋波時(shí)，不同的測(cè)量方法可能會(huì)采集到不同數(shù)量的噪聲，在波形上反應(yīng)，從而可能降低轉(zhuǎn)換器的輸出紋波性能。圖1顯示了噪聲組合在實(shí)際輸出紋波上的最大值，這使得測(cè)量的輸出紋波大于實(shí)際的紋波。當(dāng)使用傳統(tǒng)方法時(shí)，直接將一個(gè)普通適配器USB連接到輸出端時(shí)，這是很常見(jiàn)的誤差測(cè)量。下一節(jié)中將介紹，為什么會(huì)出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)確，以及解決這個(gè)問(wèn)題的技術(shù)。

圖1：測(cè)量中迭加的電壓紋波和噪聲

2 輸出電壓紋波的測(cè)量

圖2：傳統(tǒng)方法與尖端和桶身方法的比較

具有較大測(cè)量回路的傳統(tǒng)連接方式無(wú)法準(zhǔn)確獲得開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的紋電壓，因?yàn)殚L(zhǎng)地線和波尖端插孔可能形成一個(gè)回型天線，收集周圍環(huán)境的噪聲。這些噪聲迭加到輸出紋電壓波上，使得所有的測(cè)量結(jié)果都不正確。

為了獲得實(shí)際的輸出電壓紋波，必須在測(cè)量設(shè)置過(guò)程中最小化測(cè)量回路。尖端和桶身測(cè)量方法是最推薦的精確測(cè)量方法之一，易于使用和較小的測(cè)量回路而聞名。這種方法，可以很容易地實(shí)現(xiàn)較小的回路來(lái)收集噪聲。

請(qǐng)注意，測(cè)量點(diǎn)也可能影響輸出波紋測(cè)量結(jié)果。，第二件要考慮的事情是，選擇可以最小化噪聲收集回路的測(cè)量點(diǎn)。通常適當(dāng)?shù)臏y(cè)量點(diǎn)是在輸出電容器焊接墊之間。測(cè)量點(diǎn)離電容器越近，在測(cè)量過(guò)程中收集的噪聲位置少。圖2顯示了尖端和桶身測(cè)量方法是在輸出電容器上的應(yīng)用，而傳統(tǒng)方法是在輸出端上的應(yīng)用。噪聲收集形成了回路的區(qū)域尖端和桶體方法的區(qū)域大部，這解釋了為什么使用先前方法時(shí)，波形上會(huì)出現(xiàn)大量的噪聲。

最后也同樣重要的是，根據(jù)應(yīng)用選擇一個(gè)可以接受的腹部采樣頻譜。有了上述一點(diǎn)的三個(gè)提示，可以很容易達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量輸出紋波電壓。

圖3顯示在不同的導(dǎo)管取樣帶寬設(shè)置下，輸出端的傳統(tǒng)長(zhǎng)測(cè)量回路方法與直接輸出端在容器上的尖端和桶身測(cè)量方法的比較。結(jié)果顯示，使用傳統(tǒng)的長(zhǎng)測(cè)量回路方法，波形包含大量的噪聲和巨大的紋波，而使用尖端和桶身測(cè)量方法，一周了測(cè)量電路，輸出波形更加清晰，從而可以測(cè)量出準(zhǔn)確的輸出紋波。

圖3：20MHz至全(500MHz)帶寬設(shè)置的不同測(cè)量方法

3 總結(jié)/實(shí)用提示

3.1 最大化測(cè)量回路

當(dāng)測(cè)量DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓紋波時(shí)，測(cè)量回路區(qū)域在噪聲采集中產(chǎn)生了重要的作用。記住始終要考慮最小化回路區(qū)域。尖端和桶體方法可以最小化噪聲對(duì)紋波測(cè)量值的影響。

3.2 選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量點(diǎn)

保證測(cè)量的回路回路足夠小。通常，選擇接近電容器輸出的測(cè)量點(diǎn)，弄清連接的阻抗阻抗低。測(cè)量點(diǎn)離電容器越近，在測(cè)量過(guò)程中收集的噪聲系數(shù)越少。

3.3 設(shè)定采樣帶寬

對(duì)于不同的應(yīng)用，關(guān)鍵負(fù)載對(duì)于由轉(zhuǎn)換器輸出紋波引起的噪聲的敏感度可能會(huì)有所不同。對(duì)于對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用，如高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）或音頻應(yīng)用，建議在全帶寬下測(cè)量輸出紋波，而對(duì)于對(duì)噪聲不敏感的應(yīng)用，可以選擇20MHz的采樣帶寬。注意，仍需要在全帶寬下測(cè)量輸出紋波，否則無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量輸出紋波。

4 結(jié)論

使用尖端和桶身方法，對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行輸出電壓紋波測(cè)量產(chǎn)生的噪聲極小，并且容易實(shí)施準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。結(jié)合選擇對(duì)應(yīng)用程序損壞的采樣帶寬和適當(dāng)?shù)臏y(cè)量點(diǎn)，可以輕松實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量。這對(duì)于檢查大多數(shù)快速 DC-DC 轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)是非常好的方法。若想獲得更多產(chǎn)品的產(chǎn)品信息，請(qǐng)訂閱我們的電子報(bào)。

編輯：黃飛

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