电源模式及电源纹波测试

普通模式简称通模，指的就是二组输入电源线之间的噪声。这些噪声大多是由开关动作或者是静态功率转换器等干扰所造成，当这些干扰与正常讯号重叠在一起时，器材组件是无法分辨的，因为正常讯号也是以通模的状态存在。

共通模式简称共模，指的是电源与接地之间的噪声。这部分噪声的起因多数是因为接地设计不良、雷击、广播无线电、马达电磁或者是接地故障等种种因素所引起。这二类模式是以噪声干扰的传播途径而区分，通常我们又会将其归类为电磁干扰与射频干扰等。一般家里会发生的电源问题，大致就是电磁干扰、射频干扰、电源稳定度等问题。想要解决这些问题，光靠音响器材内部的电源线路通常不够，因此才会有电源处理器材因应而生。

用500MHz带宽的示波器对其开关电源输出5V信号的纹波进行测试时，发现纹波和噪声的峰峰值达到了900多mV，而其开关电源标称的纹波的峰峰值<20mv。虽然用户电路板上后级还有LDO对开关电源的这个输出再进行稳压，但用户认为测得的这个结果过大，不太可信，希望找出问题所在。问题分析，电源纹波测试过大的问题通常和使用的探头以及前端的连接方式有关。首先检查了用户探头的连接方式，发现其使用的是如下面左图所示的长的鳄鱼夹地线，而且接地点夹在了单板的固定螺钉上，整个地环路比较大。由于大的地环路会引入更多的开关电源造成的空间电磁辐射噪声以及地环路噪声，于是更换成短的接地弹簧针。探头的GND和信号两个探测点的距离也非常重要，当两点相距较远，会有很多EMI噪声辐射到探头的信号回路中，示波器观察的波形包括了其他信号分量，导致错误的测试结果。所以要尽量减小探头的信号与地的探测点间距，减小环路面积。

在隔离电源中，会产生大量流经探针接地连接点的共模电流。这就在电源接地连接点和示波器接地连接点之间形成了压降，从而表现为纹波。要防止这一问题的出现，我们就需要特别注意电源设计的共模滤波。另外，将示波器引线缠绕在铁氧体磁心周围也有助于最小化这种电流。这样就形成了一个共模电感器，其在不影响差分电压测量的同时，还减少了共模电流引起的测量误差。经过实际测试发现测得的纹波噪声的峰峰值有很大改善，但纹波噪声的峰峰值仍然有40多mV，和开关电源厂商标称的<20mV仍有较大差异。10:1的探头会把被测信号衰减10倍再送入示波器，然后示波器再对被测信号进行10倍的数学放大。这种探头的好处是通过前面的匹配电路提升了探头带宽可以到几百MHz，而且扩展了示波器的量程，但是对于小信号的测量不是特备有利。

 如果被测信号幅度本身就小，再衰减10倍可能就淹没在示波器的底噪声里了，即使再做10倍的数学放大，对于信噪比本身也是没有改善的。