評估電源質(zhì)量的兩種最為常見的參數(shù)為紋波與瞬態(tài)。這些看似簡單的評估指標(biāo)，實(shí)則需要在獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的過程中，充分注意以下兩個關(guān)鍵因素。首先應(yīng)當(dāng)關(guān)注在使用示波器探針進(jìn)行測量時的精確操作方法；其次，制定數(shù)據(jù)規(guī)范時需遵循相應(yīng)的特定條件。

使用示波器探針時采用的適當(dāng)測量技術(shù)

在準(zhǔn)備精確地測量電壓紋波或瞬態(tài)值之前，應(yīng)深入研究使用示波器進(jìn)行探測的各種潛在因素。由于我們可能會以毫伏為單位來測量相關(guān)信號的幅度，因此被放大的內(nèi)部信號或者從外界拾取的信號在這種情況下很容易變得模糊或者失真，進(jìn)而導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差。為了避免產(chǎn)生這類問題，采取適當(dāng)?shù)奶结槣y量技巧就顯得尤為重要。

對于測試人員來說，為了保證測量工作的順利進(jìn)行，首要任務(wù)無疑是盡可能減少探針產(chǎn)生的接地回路。探針的返回路徑形成的環(huán)路會產(chǎn)生電感，有可能將內(nèi)部噪聲進(jìn)一步放大，同時也可能拾取外部噪聲。探針上一般配備了鱷口式接地夾，如下圖所示。盡管這些接地夾的連接方式看似簡單，但其產(chǎn)生的接地回路會較大，并不適合用于這類精密測量。相反，以下兩種常見的最佳實(shí)踐方法在實(shí)現(xiàn)小型接地回路方面表現(xiàn)優(yōu)異：“針尖針筒”測量法以及“回形針”測量法。

長接地夾引起的大探針接地回路

針尖針筒測量法能夠移除接地蓋和探針夾，露出探針的尖端和針筒。然后將探針的尖端探入輸出電壓，并調(diào)整針筒角度，使它在非常靠近尖端的點(diǎn)處接地。這種方法的一個缺點(diǎn)是，可觸及的探針點(diǎn)或者尖端和針筒都能探入的點(diǎn)可能不是理想位置，而且/或者與任何輸出電容器都間隔一定的距離。理想情況下，應(yīng)盡可能靠近輸出電容器放置探針。

針尖針筒探測法的理想設(shè)置

另一方面，回形針測量法在采用針尖針筒測量法的同時，還在針筒上添加了一個帶有短引線的小線圈。這樣就形成一個類似鑷子的尖端，能夠找到更靈活的探針位置，同時保持較小的環(huán)路面積。

回形針探測法的理想設(shè)置

盡管這并不是獲得良好信號的唯一方法，但無論選擇什么方法，都應(yīng)該盡量將接地回路降至最小。

紋波和噪聲

紋波乃是由電源電路內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程引發(fā)的輸出電壓固有交流成分。噪聲則體現(xiàn)了電源內(nèi)的寄生效應(yīng)，形現(xiàn)在輸出電壓的高頻電壓尖峰中。數(shù)據(jù)手冊詳細(xì)列出了由紋波及噪聲導(dǎo)致的輸出電壓最大峰值偏差。依據(jù)上述原則，務(wù)必采用精準(zhǔn)的探測手段以確保持續(xù)準(zhǔn)確反映電源紋波和噪聲的特性。

在進(jìn)行紋波與噪聲的評估過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注一些基本條件。首先，負(fù)載對于紋波產(chǎn)生顯著影響，因此必須嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)手冊的要求，在同等負(fù)荷條件下（通常是滿負(fù)荷）進(jìn)行檢測。此外，輸入電壓亦會對紋波造成影響，故而應(yīng)該在所有關(guān)聯(lián)的輸入電壓范圍內(nèi)進(jìn)行全面測試。除了電氣參數(shù)外，諸多生產(chǎn)商還提出了具體的外部電容建議（通常包括10μF的電解質(zhì)電容以及0.1μF的陶瓷電容）。這些電容需安裝在電源的輸出端，以便于測試操作。測試探針應(yīng)接近電容布置位置。最后，在示波器通道層級，通常會設(shè)定20 MHz的帶寬限制以應(yīng)對此項(xiàng)測量要求。

實(shí)現(xiàn)此類測試往往只需一根示波器探針即可，采用前文所述測量方法，測試探針貫穿輸出電容或指定的外部電容。

不良和良好的探針測量示例：大型接地回路紋波和噪聲測量（左）與“回形針”探測法（右）

瞬態(tài)響應(yīng)

瞬態(tài)響應(yīng)是輸出電壓可能由于負(fù)載變化而偏離的量。負(fù)載發(fā)生變化時，電源不能立即對新條件作出反應(yīng)，因而存儲的能量會變得過多或不足。能量過?；蛉狈δ芰繂栴}將由輸出電容器負(fù)責(zé)解決。它們要么通過消耗電荷來維持負(fù)載從而導(dǎo)致電壓降低，要么就會儲存多余的能量從而導(dǎo)致電壓升高。通過幾個交換循環(huán)，電源將調(diào)整為僅存儲負(fù)載所需的能量，而輸出電壓將恢復(fù)標(biāo)稱值。測量瞬態(tài)響應(yīng)時，輸出電壓偏離其標(biāo)稱值的量、恢復(fù)所需的時間或電壓超出規(guī)定調(diào)節(jié)限值的時間都會產(chǎn)生影響。

與紋波與噪聲（僅限于負(fù)載與輸入電壓的限制條件）有所區(qū)別的是，瞬態(tài)響應(yīng)受到諸多其他因素的影響，這些因素可能會對其測量結(jié)果產(chǎn)生干擾。值得我們關(guān)注的一些關(guān)鍵條件包括：施加的負(fù)載階躍的轉(zhuǎn)換速率、啟動電流以及結(jié)束電流。轉(zhuǎn)換速率對瞬態(tài)響應(yīng)具有重大影響，這是因?yàn)樵陔娫茨軌蚣皶r應(yīng)對變化的前提下，負(fù)載變化越迅速，則輸出偏差的幅度會越大。啟動電流和結(jié)束電流的水平同樣會產(chǎn)生影響。電源在輕負(fù)載狀態(tài)下的表現(xiàn)形式一般各不相同，且跨越這些區(qū)域的瞬態(tài)可能導(dǎo)致電源的反應(yīng)與在同一區(qū)域出現(xiàn)的瞬態(tài)有所差異。啟動電流、結(jié)束電流以及轉(zhuǎn)換速率還影響了電流變化的時間，故需嚴(yán)格遵循特定的標(biāo)準(zhǔn)。

用戶需要兩個示波器通道進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)測量。第一個探針應(yīng)穿過靠近輸出引腳或調(diào)節(jié)點(diǎn)的電源輸出。測量遠(yuǎn)離調(diào)節(jié)點(diǎn)的輸出電壓將導(dǎo)致兩個負(fù)載狀態(tài)之間產(chǎn)生直流偏差，這是由輸出電纜中的壓降引起的。第二個探針應(yīng)該用于電流或與瞬態(tài)負(fù)載變化同步的信號。該探針將用作觸發(fā)器，以便可以清楚地看到產(chǎn)生的輸出電壓偏差。

輸出電壓（上圖）和負(fù)載（下圖）的瞬態(tài)響應(yīng)測量

結(jié)論

紋波和瞬態(tài)是電源評估的常見元素。使用示波器測量這些特性時，務(wù)必要盡量縮小探針環(huán)路面積以避免相關(guān)信號失真。除了正確的探針測量技術(shù)之外，還必須知道并遵守?cái)?shù)據(jù)表指定這些測量時的條件，以便有效地進(jìn)行比較。

審核編輯：劉清