在圖 1 所示的示例中，一名初級(jí)工程師完全錯(cuò)誤地使用了一臺(tái)示波器。他的第一個(gè)錯(cuò)誤是使用了一支帶長(zhǎng)接地引線的示波器探針；他的第二個(gè)錯(cuò)誤是將探針形成的環(huán)路和接地引線均置于電源變壓器和開關(guān)元件附近；他的最后一個(gè)錯(cuò)誤是允許示波器探針和輸出電容之間存在多余電感。該問題在紋波波形中表現(xiàn)為高頻拾取。在電源中，存在大量可以很輕松地與探針耦合的高速、大信號(hào)電壓和電流波形，其中包括耦合自電源變壓器的磁場(chǎng)，耦合自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)，以及由變壓器互繞電容產(chǎn)生的共模" title="共模">共模電流。

圖 1 錯(cuò)誤的紋波測(cè)量得到的較差的測(cè)量結(jié)果

　　利用正確的測(cè)量方法" title="測(cè)量方法">測(cè)量方法可以大大地改善測(cè)得紋波結(jié)果。首先，通常使用帶寬限制來規(guī)定紋波，以防止拾取并非真正存在的高頻噪聲。我們應(yīng)該為用于測(cè)量的示波器設(shè)定正確的帶寬限制。其次，通過取掉探針“帽”，并構(gòu)成一個(gè)拾波器（如圖 2 所示），我們可以消除由長(zhǎng)接地引線形成的天線。將一小段線纏繞在探針接地連接點(diǎn)周圍，并將該接地連接至電源。這樣做可以縮短暴露于電源附近高電磁輻射的端頭長(zhǎng)度，從而進(jìn)一步減少拾波。

　　最后，在隔離電源中，會(huì)產(chǎn)生大量流經(jīng)探針接地連接點(diǎn)的共模電流。這就在電源接地連接點(diǎn)和示波器接地連接點(diǎn)之間形成了壓降，從而表現(xiàn)為紋波。要防止這一問題的出現(xiàn)，我們就需要特別注意電源設(shè)計(jì)的共模濾波。另外，將示波器引線纏繞在鐵氧體磁心周圍也有助于最小化這種電流。這樣就形成了一個(gè)共模電感器，其在不影響差分電壓測(cè)量的同時(shí)，還減少了共模電流引起的測(cè)量誤差。圖 2 顯示了該完全相同電路的紋波電壓，其使用了改進(jìn)的測(cè)量方法。這樣，高頻峰值就被真正地消除了。

圖 2 四個(gè)輕微的改動(dòng)便極大地改善了測(cè)量結(jié)果

　　實(shí)際上，集成到系統(tǒng)中以后，電源紋波" title="電源紋波">電源紋波性能甚至?xí)谩Ｔ陔娫春拖到y(tǒng)其他組件之間幾乎總是會(huì)存在一些電感。這種電感可能存在于布線中，抑或只有蝕刻存在于 PWB 上。另外，在芯片周圍總是會(huì)存在額外的旁路電容，它們就是電源的負(fù)載。這二者共同構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，進(jìn)一步降低了電源紋波和/或高頻噪聲。在極端情況下，電流短時(shí)流經(jīng) 15 nH 電感和 10 μF 旁路電容的一英寸導(dǎo)體時(shí)，該濾波器的截止頻率為 400 kHz。這種情況下，就意味著高頻噪聲將會(huì)得到極大降低。許多情況下，該濾波器的截止頻率會(huì)在電源紋波頻率以下，從而有可能大大降低紋波。經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師應(yīng)該能夠找到在其測(cè)試過程中如何運(yùn)用這種方法的途徑。　

　電源輸出紋波簡(jiǎn)介

　　理想狀態(tài)時(shí)，電源輸出的直流電壓應(yīng)為一固定值， 但是很多時(shí)候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的，或多或少會(huì)有剩余的交流成分，這種包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號(hào)我們稱之為紋波。較大的紋波會(huì)影響CPU與GPU正常工作，這個(gè)數(shù)值越小越好。

　　● 判定紋波的標(biāo)準(zhǔn)

　　Intel在ATX12V 2.31規(guī)范中規(guī)定+12V輸出紋波不得超過120毫伏，+3.3V與+5V紋波不得超過50毫伏，這個(gè)量對(duì)于大多品牌電源是非常寬裕的，筆者測(cè)試過的絕大多數(shù)電源都不會(huì)超過這個(gè)數(shù)值，但幾乎所有山寨電源在滿載時(shí)紋波都會(huì)超標(biāo)，內(nèi)部用料設(shè)計(jì)可想而知。

　　其實(shí)，我們完全可以把電源的紋波圖案和聲音的波譜聯(lián)系到一起。當(dāng)聲音震動(dòng)頻率十分高時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)聲音波譜雜亂甚至高低偏離十分明顯的情況。這和電源紋波中的表現(xiàn)情況是相對(duì)一樣的。

Intel ATX12V 2.31對(duì)電源紋波的規(guī)定

　　● PBzone輸出紋波測(cè)試設(shè)定

　　電源每路輸出負(fù)載的紋波值與該路的電流值有很大關(guān)系，一般電源在輕載下紋波是絕不會(huì)超標(biāo)的，所以我們記錄三種狀態(tài)下的紋波：100%負(fù)載、+12V聯(lián)合輸出滿載、+3.3V輸出滿載，+5V輸出滿載。在測(cè)試三路輸出滿載時(shí)，我們把其中一路按照銘牌標(biāo)稱滿載，另外兩路的電流均設(shè)定為2A。

圖3 測(cè)試紋波使用的數(shù)字示波器

圖4 +12V紋波記錄截圖

　　紋波測(cè)試結(jié)果其實(shí)不難看懂，上面兩張圖分別是高頻與低頻的截圖，兩種紋波值相加即為最終結(jié)果。請(qǐng)大家單擊一張圖放大，會(huì)發(fā)現(xiàn)圖的最下面一行有兩個(gè)數(shù)值，縱向分度值20.0mV，和橫向分度值10.0us。我們只需要關(guān)注mV這個(gè)數(shù)值，20.0mV代表Y軸網(wǎng)格每一格等于20mV，第一張圖的波峰與波谷相隔大致一個(gè)網(wǎng)格，就意味著10.0us的高頻紋波峰-峰值大約是20mV*1=20mV。此外還要注意代表低頻的10.0ms，即右圖，右圖中除去毛刺后的高頻紋波峰-峰值大約是1個(gè)網(wǎng)格即20.0mV。高頻與低頻相加即為該路輸出的紋波值，兩者相加為40mV,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Intel規(guī)定的120mV，所以測(cè)試結(jié)果可以說非常優(yōu)秀。