一、引言

電源紋波是指疊加在直流電源輸出中的交流成分，是一種周期性的波動(dòng)信號(hào)。這些紋波可能會(huì)對系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，如功能干擾、噪聲干擾以及組件壽命縮短等。因此，準(zhǔn)確測量電源紋波是確保電源質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。示波器作為電子測量領(lǐng)域的重要工具，被廣泛應(yīng)用于電源紋波的測量。

二、電源紋波的基本概念

2.1 紋波的定義

電源紋波是指疊加在直流電源輸出的電壓或電流中的交流成分，是一種周期性的波動(dòng)信號(hào)。它類似于平靜的湖面在風(fēng)吹過時(shí)產(chǎn)生的陣陣水波。在工程上，電源紋波和噪聲往往被一同測量，用峰峰值（即波峰與波谷之間的電壓差）來表示。

2.2 紋波產(chǎn)生的原因

電源紋波產(chǎn)生的原因主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 電源開關(guān)元件的開關(guān)行為 ：電源內(nèi)部的開關(guān)元件（如變壓器、整流器等）在工作時(shí)會(huì)發(fā)生周期性的開關(guān)行為，導(dǎo)致輸出電壓出現(xiàn)周期性的變化。
2. 電源濾波元件的限制 ：盡管電源濾波元件（如電容、電感等）用于消除或減小電源中的紋波，但由于其特性和性能限制，無法完全消除紋波。
3. 電源輸入信號(hào)的不穩(wěn)定性 ：電源輸入信號(hào)可能受到外部因素的影響，如電網(wǎng)的電壓波動(dòng)、線路噪聲等，這些不穩(wěn)定性會(huì)傳遞到電源輸出中。
4. 負(fù)載變化引起的紋波 ：當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電源必須調(diào)整輸出電壓以滿足負(fù)載要求，這種調(diào)整過程可能引起輸出電壓的瞬時(shí)變化。

2.3 紋波的危害

電源紋波的危害主要包括：

• 功能干擾 ：紋波可以傳播到其他電路中，干擾正常的信號(hào)傳輸和處理，導(dǎo)致設(shè)備功能受損或誤操作。
• 噪聲干擾 ：紋波中的交流成分可以被電子設(shè)備的敏感部件捕獲，以噪聲的形式表現(xiàn)出來，影響其他設(shè)備或系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
• 組件壽命縮短 ：紋波會(huì)引入額外的功率損耗和熱量，導(dǎo)致電子組件的工作溫度升高，縮短其使用壽命。

三、示波器的工作原理

示波器是一種能夠顯示電信號(hào)隨時(shí)間變化的波形的電子測量儀器。其工作原理主要基于電子束在熒光屏上的掃描和偏轉(zhuǎn)。

3.1 基本結(jié)構(gòu)

示波器主要由以下幾個(gè)部分組成：

• 電子槍 ：產(chǎn)生一束狹窄的、由高速電子組成的電子束。
• 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) ：通過電場或磁場使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而在熒光屏上描繪出被測信號(hào)的波形。
• 熒光屏 ：涂有熒光物質(zhì)的屏面，電子束撞擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生光點(diǎn)，形成波形圖像。
• 掃描系統(tǒng) ：控制電子束在熒光屏上的掃描速度，使波形圖像能夠穩(wěn)定顯示。

3.2 工作過程

當(dāng)被測信號(hào)施加到示波器的輸入端時(shí)，該信號(hào)會(huì)經(jīng)過一系列的放大和處理后，作用于偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)的變化控制電子束的偏轉(zhuǎn)方向和速度，從而在熒光屏上描繪出被測信號(hào)的波形。示波器能夠顯示不同信號(hào)的幅度、頻率、相位等參數(shù)，是電子測量中不可或缺的工具。

四、示波器測電源紋波的原理與步驟

4.1 原理

示波器測電源紋波的原理是通過將電源輸出連接到示波器的輸入端，利用示波器顯示電源輸出的波形，從而判斷紋波的幅度和頻率。示波器能夠捕捉電源輸出中的交流成分，并將其以波形的形式呈現(xiàn)出來，方便我們進(jìn)行分析和判斷。

4.2 測量步驟

1. 選擇合適的示波器和探頭 ：
   • 示波器的選擇應(yīng)根據(jù)待測電源的輸出電壓、頻率和紋波特性來確定。
   • 探頭則應(yīng)選擇衰減比例合適、帶寬足夠且阻抗匹配的無源探頭或有源探頭。
2. 連接電源和示波器 ：
   • 使用合適的電纜將電源的正負(fù)極分別與示波器的輸入端口連接。
   • 確保連接牢固、接觸良好，并避免接觸不良或斷開的情況。
   • 注意正確接地，以避免干擾和安全風(fēng)險(xiǎn)。
3. 設(shè)置示波器參數(shù) ：
   • 選擇合適的耦合方式（一般選擇交流耦合）。
   • 設(shè)置帶寬限制（一般設(shè)置到20MHz）。
   • 選擇阻抗（使用無源探頭時(shí)選擇1MΩ）。
   • 設(shè)置探頭擋位（根據(jù)電壓大小和帶寬）。