隨著集成電路的發(fā)展進(jìn)步，用電設(shè)備的電源電壓越來越低。例如目前主流微處理器的供電電壓已經(jīng)低至1V左右，用于移動(dòng)設(shè)備的LP-DDR系列存儲(chǔ)器，供電電壓最高也不超過1.8V。這些非常接近硅閾值電壓的用電設(shè)備，對(duì)電源的品質(zhì)也提出了越來越高的需求。電源品質(zhì)中，一個(gè)比較重要的指標(biāo)是電源紋波。

電源紋波（ripple）通常認(rèn)為是在直流電源輸出中，疊加在直流分量上的并不需要的交流分量。那么如何進(jìn)行電源紋波測試呢？今天安泰測試就給大家分享一下利用泰克示波器進(jìn)行電源紋波測試的基本流程及設(shè)置方法。

一、電源紋波測試的基本流程：

這里以一個(gè)常見的Raspberry Pi Pico開發(fā)板的電源模塊為例，介紹電源紋波測量的基本流程。

Raspberry Pi Pico是一個(gè)小巧實(shí)用的MCU板子，供電由一顆來自RICHTEK的RT6150B完成，輸出電壓是3.3V，電路如圖1所示。RT6150B是一個(gè)Buck-Boost轉(zhuǎn)換器，因此輸入電壓既可以高于也可以低于3.3V。板子的供電來自USB接口的5V，實(shí)現(xiàn)的是降壓轉(zhuǎn)換。值得注意的是，RT6150B有一個(gè)Power Save Mode（PSM）。當(dāng)芯片的7腳（PS）拉低時(shí)，PSM啟用，芯片工作在PFM模式，效率較高，但是紋波也較高。當(dāng)PS拉高時(shí)，PSM禁用，芯片工作在PWM模式，輕載時(shí)效率降低，但是紋波也較低。

圖1：Raspberry Pi Pico的供電電路

實(shí)際測量時(shí)，我們通過軟件控制PS拉低或拉高，從而使供電模式在PFM和PWM之間切換，進(jìn)而對(duì)比二者的差異。測量點(diǎn)位方面，供電輸出處有一顆電容C2，我們可以測量C2兩端的電壓來測量紋波。

二、示波器設(shè)置

本次講解以泰克示波器MSO6B為例，為大家介紹如何設(shè)置示波器:

圖2：泰克示波器MSO6B

探頭：紋波是疊加在電源直流分量上的一個(gè)交流電壓分量，因此和普通電壓信號(hào)測量比較類似，選擇一個(gè)無源電壓探頭即可。如果探頭上可以設(shè)置衰減，例如有1X和10X兩個(gè)檔位，需要設(shè)置到?jīng)]有衰減，即1X的檔位上。

探頭接地線：拔掉。沒錯(cuò)，去掉探頭上所有的接地延長線，包括最常用的接地夾。探頭的接地要使用接地彈簧。接地彈簧是無源探頭的標(biāo)準(zhǔn)配件，可以用最短的路徑就近接入板上的地線。

垂直通道：設(shè)置為AC耦合；帶寬限制設(shè)置為20 MHz；本著先粗后細(xì)的原則，垂直刻度可以先設(shè)大一些，例如50mV/div；檢查并確認(rèn)探頭的衰減正確設(shè)為了1X。圖2是一個(gè)示波器垂直通道的設(shè)置示例。

圖3：示波器垂直通道設(shè)置

時(shí)間刻度：本著先粗后細(xì)的原則，時(shí)間刻度可以先設(shè)大一些，例如1ms/div，待后續(xù)觀察到信號(hào)后，再放大查看細(xì)節(jié)。

觸發(fā)系統(tǒng)：由于使用AC耦合，觸發(fā)電平可以設(shè)為0V，使用邊沿觸發(fā)即可。

三、測量波形

使用上述配置，可以測得輸出電容兩端的交流電壓如圖3和圖4所示。為了方便對(duì)比，2張圖的垂直刻度都統(tǒng)一設(shè)置為了5mV/div。

我們不難發(fā)現(xiàn)，相比PWM模式，PFM模式下，電源的紋波是明顯大的，這和datasheet的描述是一致的。

圖3：PFM模式的紋波

圖4：PWM模式的紋波

具體紋波的數(shù)值，可以通過數(shù)格子、光標(biāo)或示波器的自動(dòng)測量功能獲取。

通過示波器測試電源紋波時(shí)，只有采取正確的測量方法，才能得到準(zhǔn)確的測量數(shù)值，如果大家在使用泰克示波器進(jìn)行電源紋波測試過程中有什么問題，歡迎咨詢安泰測試網(wǎng)m.egst.cn，安泰測試有專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)提供全面的技術(shù)支持服務(wù)。