1 电源丈量中带宽的挑选

示波器带宽有四个有关名词：模仿带宽、数字带宽，体系带宽和触发带宽。数字带宽等于采样率的一半，有用含义不大。触发带宽是示波器厂商“硬”造出来的一个概念，是指示波器触发电路能够正常作业的最大输入正弦信号的频率。关于高端示波器，触发电路在输入信号频率逾越必定巨细就不能作业了! 体系带宽是指示波器前端拓宽器和探头、查验夹具等构成的丈量体系的带宽。通常不特甭阐明，带宽便是指示波器的模仿带宽,也便是示波器前端拓宽器的幅频特性曲线的截止频率点。示波器的拓宽器是低通滤波器，其幅频特性曲线如图1所示，带宽便是输入电压幅值降低到输入 -3dB(70.7%)时的截止频率点。

带宽挑选的理论依据，用一句话来归纳便是带要能掩盖被测信号能量的99%以上。咱们知道，任何信号都能够分化为许屡次谐波的叠加，但是被测信号分化到多少次谐波往后能量会衰减到只剩下1%呢？ 这个答案不直观，因而带宽的挑选是示波器作业的出售人员简直天天都会遇到的疑问。这个疑问有时侯很严峻，有时侯很诙谐。正本，带宽的挑选是一个相对的效果，它取决于被测信号的类型和丈量的精确度。最要害的要素是上升时间。上升时间越小，上升沿越陡，被测信号的高次谐波含量越丰盛，需求的带宽越大。这儿边就需求一些数学上的推导来断定详细上升时间和信号能量之间的量化联络。业界比照认可的两个带宽挑选的准则是：

•当被测信号是串行数据时，串行数据的上升时间假定大于20% UI（一个比特位的时间长度），那么示波器带宽只需抵达被测信号比特率的1.8倍就能掩盖信号能量的99.9%。 假定上升时间大于30% UI,只需1.2倍信号的比特率就满意了。实习电路中，串行数据的上升时间绝大大都在接纳端时都大于30%了。因而，关于3Gbps的SATA信号，在经过夹具往后用4GHz示波器就能够。 咱们能够用4GHz、6GHz、13GHz查验后比照一下看看。 

•电源不是串行信号，上面的规矩并不适用。 在良久良久早年，业界一就直撒播的带宽挑选依据是“3到5倍”规矩，即带宽是被测信号频率的“3到5倍”。正本这儿边没有侧重上升时间，这个规矩不行具有普适性。SI之父Howard Johnson以其自个声威给出一个从示波器上升时间来挑选带宽的准则，但他没有给出详细的推导。

Howard以为，当示波器上升时间小于被测信号上升时间的1/3时，丈量效果的过错小于5%。示波器上升时间约等于0.35/示波器带宽。 这儿边0.35是依据志趣的低通滤波器模型RC电路推导的，实习或许是0.45,0.5不等。因而，咱们能够依据信号的上升时间推导出需求的示波器上升时间，再依据示波器手册或0.35的联络式挑选示波器带宽。

关于带宽的挑选，业界充溢着不专业，不担任任的言辞。这是值得警觉的。

让咱们回到疑问自身,关于开关电源的带宽挑选,要看详细丈量需求。开关电源需求丈量的信号或许包含：

•丈量开关管（干流是MOSFET）的带宽挑选

电源调试中，要重复丈量开关管的漏源极电源Vds，驱动电压Vgs，漏源极电流Ids等，以断定上下开关管的死区时间以防止开关管“直通”致使电源炸机，要丈量驱动信号波形，该波形的上升沿缓慢，开关管损耗会更大，上升沿陡，开关管损耗会更小，但漏源极过冲会更大。 最首要的丈量是保证Vds的电压峰峰值在各种动态条件下不会超个开关管Vds的最大限值。这些动态条件包含负载从空载到满载，满载到空载的跳变; 负载在50%-75%-50%,25%-50%-25%之间的来回接连的跳变，以及开机软主张进程Vds的峰值电压。这些动态条件下精确丈量Vds的影响要素许多，在此不逐个细述。 这个查验项目在电源工程师心中的首要性我深以为然。这个值丈量禁绝确，或许会致使开关管简略被损坏，或许是开关管的耐压值逾越实习需求，影响到本钱。开关管Vds额外值越大，报价越贵。 因而，许多电源工程师纠结在这儿。

开关管的上升时间取决于开关管详细类型。 通常功率小的电源开关频率能够抵达1MHz乃至更大，对应的开关管的上升时间越小。功率大的电源开关管开关频率小，只需十0KHz乃至更小，上升时间大。但是大都开关管上升时间抵达了十0ns。即便开关管上升时间只需30ns，1/3的上升时间也有十ns,而十0MHz的示波器的上升时间只需3.5ns。因而，用十0MHz带宽示波器丈量开关电源的开关管是满意的。正本，很稀有开关管上升时间只需30ns的，捆绑带宽到20MHz就满意了。但这点早年遭到有些电源工程师的质疑，他以为关于Vds的高压信号，要看尖封毛刺有些的上升时间，研讨其包含的能量。

这儿要特甭阐明的是，丈量开关管分外是半桥或全桥电路的上半桥，由所以不对地的悬浮高压，通常要用高压差分探头丈量。如今高压差分探和电流探头90%以上都是第三方OEM的，最大带宽只需十0MHz。尽管标称带宽是十0MHz，但通常不是和示波器进行一体化计划、校准的，因而，和十0MHz示波器构成的体系带宽只需70MHz。但假定用200MHz示波器，和十0MHz的探头构成的体系带宽则能够抵达十0MHz，假定您以为Vds的尖峰毛刺的信号能量是有必要用十0MHz丈量的话。 

•丈量电源体系的监控有些电路的带宽挑选

有些杂乱的电源体系，有许多电源模块构成，需求运用DSP或许Power PC来作为操控基地。有一些外设存储单元，键盘监控单元等。这将触及到时钟信号，CAN操控信号，I2C，SPI等信号的丈量。这些信号的速率除时钟频率外都不高。假定为了丈量DSP时钟信号，最佳要挑选500MHz带宽乃至1GHz,但电源工程师很少对这个时钟信号进行细心肠丈量。 其它信号带宽都只需20MHz就能够了。 

•丈量电源纹波和电源噪声的带宽挑选

电源纹波和电源噪声在国内现已构成了一种约好俗成的了解。电源纹波了解为电源模块自身输出电压的不坚决,和电路板上杂乱的供电网络无关。或许说，电源输出的源端（Source端)的电压的不坚决; 电源噪声则是指电源模块作业在实习电路体系中，经过供电散布网络（PDN）将电源能量运送到芯片管脚处，在芯片管脚处的电压的不坚决，或许说是电源输出结束(Sink端)电压的不坚决。简言之，电压的不坚决在源端叫纹波（Ripple)，在结束叫噪声（Noise)。

电源纹波包含的信号频率成分首要是工频十0Hz和开关频率，通常是将带宽捆绑到20MHz。有人问我，为啥是20MHz而不是十MHz,5MHz？这确是诙谐的好疑问！

电源噪声的丈量，我主张的带宽是500MHz。这方面有个许多议论和争辩。此文不再细述。

•丈量电源产品的活络瞬变脉冲放电的带宽挑选

我曾遇到一些客户要买示波器仅仅为了丈量EMI活络瞬变脉冲放电进程。很怅惘的是，一贯没找届机遇亲身和这些客户一同丈量这类信号。丈量详细办法是将高压信号经过专用的“分压器”元件分压后经过BNC同轴线联接到示波器。示波器选择的带宽1GHz以上，最佳是2GHz，采样率必定要十GS/s。 正本，这儿 面“分压器”的带宽影响到体系带宽，由于它是丈量体系的一有些。

2 电源丈量中采样率的挑选

采样率的概念极好了解，标明每秒采样多少个点。例如采样率为十GS/s即标明每秒采样十G个点。“S”在这儿了解为Samples的意思，有些文档中将采样率写为十GSa/s。 采样率的倒数便是采样周期，标明每隔多长时间采样一个点，如十GS/s采样率就标明每隔十0ps采样一个点。

有个出名奈奎斯特采样定理通知咱们：当采样率是被测信号最高频率的两倍以上的时分才干保证不失真的重构信号。但是，被测信号的最高频率关于非正弦信号也并不直观。即便关于正弦信号，关于示波器的运用，一个周期采样两个点，也并不能十分无缺地重构初始信号。 这么多年来，我引荐的差异采样率是不是满意的办法是：保证感喜爱的信号上升沿采样3-5个点。最佳是5个点，在示波器条件捆绑时采样3个点，过错也不大。感喜爱的上升沿采样5个点和十个的点丈量效果简直完全一同。依据此定论，回到咱们对电源丈量中采样率的挑选疑问：

•丈量开关管的采样率挑选

丈量电源开关管的采样率主张是250MS/s以上，由于开关管的上升沿的尖峰毛刺有些假定能精确地重构，需求4ns采样一个点。乃至关于有些开关管，250MS/s都不是很充沛。 实习丈量中咱们能够将Vds波形上升沿有些拓宽，查看尖峰毛刺上是不是采样到5个点。250MS/s这个数据是我从一个电源工程师改行做示波器出售工程师往后回到老东家亲身丈量供认的一个数据，十年曩昔了，我至今形象深化。诙谐的是，在我当年作业的高富帅公司，有许多技能牛人，内部有许多丈量标准文档，但好像也没人去介意该怎样断定示波器的采样率，仅仅老板常通知我按auto setup往后将波形翻开后才干丈量出真实的Vds峰值。

我其时核实丈量的是MOSFET IRF460。但50MS/s能满意大大都开关管的精确丈量。

留心：

（1）有些示波器默许插值办法是正弦插值（sinx/x插值），便是在真实的采样点的基地会依据sinx/x算法刺进若干个“核算得到的假点”。这么拓宽波形的有些，您看到上升沿仍是有许多核算得到的假点，会被误以为采样率满意，带来过错的差异和过错的丈量效果。

（2）还有些示波器不能固定采样率，只能固定存储深度，但是由于采样率*采样时间=存储深度，跟着时间的添加，采样率不断地降低，而当您将时间削减时，采样率又主动添加了，翻开波形时看到的尖峰毛刺上依然有满意多的点。 

•丈量电源体系的监控有些电路的采样率挑选

这有些的信号频率最高的是DSP的时钟，主张用5GS/s以上采样率。

•丈量电源纹波和电源噪声的采样率挑选

丈量电源纹波的采样率的挑选和丈量开关管相同，主张为250MS/s以上，由于电源纹波中包含了开关频率成分。但关于电源噪声，由于其间包含了来自于高速芯片经过电源和地平面传输的噪声，呈现200MHz分配的高频成分，主张的采样率为5GS/s以上才是满意的。

•丈量电源产品的活络瞬变脉冲放电的采样率挑选

这类活络脉冲信号的尖峰毛刺的上升沿很快，主张采样率为十GS/s。

采样率太低，丈量的效果将严峻失真。比方正本Vds的峰峰值，正本峰峰值应当是450V,但由于采样不行，用线性插值丈量的效果或许只需350V，用正弦插值丈量的效果则或许为500V。要“时间警觉采样率”，这是高保真捕获的首要准则之一。

上一篇：外表轴尖损坏的首要要素

下一篇：温度查看表面设备需求遵照的根柢准则