[严肃]用万用表测量电源纹波以及DP832的性能问题，求教lymex老大关于低噪音测量的...

boborich · 发表于 2016-12-7 18:13:35

小弟最近入坑，潜心研究测量方面的问题并且入手了不少器材。最近关心的问题是电源纹波和噪音的测量，遇到了一些搞不明白的事情，特地来请教。一般来说正确测量电源的噪音和纹波是用差分探头以便消除共模干扰，并且示波器的本底噪音要低于被测物件(DUT)的噪音低，不然就不会准确。我的示波器是Rigol的1054，可能不是很合适用来做极低噪音测试（线性电源），所以我搬来了Keithley的DMM7510，按照他的一个application note里面讲的：http://www.tek.com/sites/tek.com/files/media/document/resources/1KA-1019770-0%20DMM7510%20Ripple%20Voltage%20AN_1.pdf进行测试。

由于DUT的噪音非常低，所以我先把DMM7510的输入用香蕉转BNC再加上一个50欧的终结电阻短路他，使用digitiz档并且把sample rate调到1M，采样1000个样本。基本上在10V档，RMS的噪音在70uv，P-P在几百uv这样，这个数字应该是非常低的一个数字了，并且带宽是500kHz。测量的时候我使用一根BNC线转香蕉插接到电子负载或者电源输出端，照道理是尽量吧外界噪音干扰减到最小了。测试的仪器如下：
1. Keithley DMM7510万用表
2. Rigol DP832实验电源
3. Itech 8812电子负载

测试连接基本如此： DMM7510 Connection.JPG

测试结果如下：
1. DP832 CH1 12V/6V 0.3A/1A/2A/3A,无论如何的排列组合，测到的RMS噪音值差不多都在500~600uv这个级别。但是DP832的Spec是小于350uV RMS的： DP832 Noise 0.3A.JPG

。
2. 保持测试条件在6V，0.3A下，把一个标准的LM317（Onsemi的）电路调到6V做测试，得到的RMS噪音值和DP832差不多，也是500~600uv。这个和LM317的Spec也差一点： LM317 Noise.JPG

这个在6V的情况下应该是6*0.003%=180uV（没算错吧。。。）
3.精彩的来了，把LM317换成LT1085，同样的电路，同样的测试条件，测得的噪音尽然只有200~300uV这个级别的，可是这玩意的Spec和LM317一样啊！也就是说LT1085的测试结果和他的Spec吻合： LT1085 Noise.JPG

所以我的问题如下：
1. 我的测试结果可靠吗？
2. 基于数据结果，在噪声这个指标上，LM317和DP832是一个级别的？
3. LT1085确实是贵的有道理？
4. 或者我的那个LM317可能是假货（我还测试了另一个杂牌的LM317，指标差不少，而且除了noise大，ripple也非常大）

谢谢！

mapleft · 发表于 2016-12-7 20:06:10

接个频谱仪；那个频段的噪音，强度是多少,尽收眼底

boborich · 发表于 2016-12-7 20:08:01

331740247 发表于 2016-12-7 19:50
示波器建议用安捷伦经济型DSOX3000系列的做低噪经典我的客户做电源的就是喜欢DSOX3000A系列！供参考

3000A应该没有了吧?都是T了,毛3W起的,这个也算经济型?

好像也是1mV起跳的,500uV档没有的.

zljhhh · 发表于 2016-12-8 08:14:54

谢谢分享学习了

shadow.k · 发表于 2016-12-8 08:31:19

记得有一个测试电源纹波的测试说明
其中有一条测试线尽量短要使用那个接地的弹簧

另外我曾经试过模拟和数字示波器同时测试同一个纹波但是数字的感觉效果很差会出现莫名其妙的纹波

frankaurora · 发表于 2016-12-8 10:20:37

可以参考EEVblog #594 - How To Measure Power Supply Ripple & Noise。
我用DS2202A 1x probe测试DP831，数据如下：
Vpp/Vrms=750u/360u@0A
Vpp/Vrms=860u/280u@1A
Vpp/Vrms=880u/400u@3A

电子手 · 发表于 2016-12-8 11:12:05

frankaurora 发表于 2016-12-8 10:20
可以参考EEVblog #594 - How To Measure Power Supply Ripple & Noise。
我用DS2202A 1x probe测试DP831， ...

分享分享，最好图文并茂

散淡 · 发表于 2016-12-8 13:16:03

谢谢分享
我是来学习的，请老师们来指教。

楼主的台表，好像是软件真有效值，我用过没你一根表笔贵的软件表，感觉这种表在2mV以下，速度快、抗干扰好，ACv2mV以下，模拟波、常用的数字波、100k的数显万用表都很吃力。

虽然不懂很想望能用一下你的表。

hgjdwx · 发表于 2016-12-8 16:00:06

本帖最后由 hgjdwx 于 2016-12-8 16:22 编辑

我也测了一个开关电源的纹波，没想到会这么小（频率计显示的不准确，实际频率用光标测量是210K）
QQ图片20161208155544.jpg

boborich · 发表于 2016-12-8 17:39:33

frankaurora 发表于 2016-12-8 10:20
可以参考EEVblog #594 - How To Measure Power Supply Ripple & Noise。
我用DS2202A 1x probe测试DP831， ...

对的，那个我看了，他推荐用差分探头或者做运算。我的万用表没有2个通道，所以我用BNC线直接接在DUT上，DUT的引线是低阻，所以不大可能引入干扰，DUT到DMM是同轴屏蔽线，但是DMM是高阻输入，所以会引入干扰，是不是要接一个50欧的终结电阻。。。。？

hgjdwx · 发表于 2016-12-8 17:45:09

frankaurora 发表于 2016-12-8 10:20
可以参考EEVblog #594 - How To Measure Power Supply Ripple & Noise。
我用DS2202A 1x probe测试DP831， ...

空载比负载1A的纹波还大？

boborich · 发表于 2016-12-8 17:50:18

散淡发表于 2016-12-8 13:16
谢谢分享
我是来学习的，请老师们来指教。

您是老鸟了吧

这些表都是软件计算统计数值的，比硬件的要准吧，对于噪音这样的信号。唯一影响准确度的就是采样的速度和样本量了。这个表我买来也没几个礼拜，熟悉中，但是这玩意的性能确实了得，1M/s的采样速度，好像是18bit的adc的动态范围。示波器只有8bit......

您要是在上海，欢迎来寒舍把玩。

boborich · 发表于 2016-12-8 17:54:45

hgjdwx 发表于 2016-12-8 16:00
我也测了一个开关电源的纹波，没想到会这么小（频率计显示的不准确，实际频率用光标测量是210K）

空载测试没有意义吧，尤其是smps。

官修2 · 发表于 2016-12-8 18:27:17

路过学习

hgjdwx · 发表于 2016-12-8 19:21:58

boborich 发表于 2016-12-8 17:54
空载测试没有意义吧，尤其是smps。

测试纹波是负载1A时测的，第一个图只是为说明电源的型号

散淡 · 发表于 2016-12-8 19:58:37

boborich 发表于 2016-12-8 17:50
您是老鸟了吧

这些表都是软件计算统计数值的，比硬件的要准吧，对于噪音这样的信号。唯一 ...

我是上海虹口的

等你有空我一定来拜访，谢谢！

我专业是机械设计，电子是从小爱好，电子理论我是真不懂，就是喜欢修东西，也就万用表会用，其它仪器都没摸过，今年刚买一个入门货TBS1052B，

在这些方面我要向你们学习

hgjdwx · 发表于 2016-12-8 22:17:27

其实示波器测纹波完全可以的。还能直观的看到纹波形状。以我手上的TO1074来说，最低档500uV，开2M低通（大部分开关电源震荡频率在1M以下），（交流耦合，探头x1），自动测量显示底噪有效值在30-50uv变动，峰峰值约220uv，测楼主所说的有效值几百微伏的纹波不成问题。

shichen717 · 发表于 2016-12-9 01:27:53

本帖最后由 shichen717 于 2016-12-9 01:31 编辑

不能用同轴电缆。用双芯屏蔽线，屏蔽层接大地。
不知道你的万用表是否浮动测量，如果有示波器功能，很可能是接地参考，尽量使用浮动参考。

被测电源输出是否有一端接入大地，还是浮动？

测噪声时表需要保持浮动参考，源无所谓。如果表是接地参考，源最好也是接地参考，要么自身接地，要么通过双芯屏蔽线接地，双芯屏蔽线一端通过表接大地，另一端接电源输出线中的一根线，效果最好。

没有波形，很难判断，但很有可能你测到的是变压器初次级电容造成的共模干扰，而非噪声。

frankaurora · 发表于 2016-12-9 02:50:28

boborich 发表于 2016-12-8 17:39
对的，那个我看了，他推荐用差分探头或者做运算。我的万用表没有2个通道，所以我用BNC线直接接在DUT上，D ...

连接方式由好到坏排序如下：
a、差分probe，或者diff amp(LeCroy DA1855A )
b、2个probe单独测一端电压再用math减，这种情况下要接50欧姆负载来减少probe gnd接收到的common mode noise
c、最次是单端，配合上BNC adapter消除alligator clip的天线效应收集到的noise；用alligator clip最不可取；

DP831和E3631A的spec都是<350μVrms/2mVpp，频率范围20Hz~20MHz，所以要想测得准需要保证1x探头的bandwidth大于20MHz。
前阶段入了E3631A，找时间我再确认下之前的测试结果。

boborich · 发表于 2016-12-9 11:25:16

散淡发表于 2016-12-8 19:58
我是上海虹口的

等你有空我一定来拜访，谢谢！

我一般周末都在家，上海七宝的。有空来玩提前PM我吧。欢迎欢迎。

我最近刚入坑，机械的东西也很喜欢，其实我是个器材党，学术不精的.....

boborich · 发表于 2016-12-9 11:27:54

zydk1447 发表于 2016-12-8 23:05
楼主测铅酸电池呢？可以看看自身底噪是多少。

这是个好主意，自身噪声我已近测过了，帖子里已经说明，但是可以看一下是否有引线导入的噪音，但是这个还是不能避免变压器导入的噪音，嗯。。。。尝试一下看看总是好的。

boborich · 发表于 2016-12-9 11:51:00

shichen717 发表于 2016-12-9 01:27
不能用同轴电缆。用双芯屏蔽线，屏蔽层接大地。
不知道你的万用表是否浮动测量，如果有示波器功能，很可能 ...

表和被测物品都是隔离浮地的，回头我做一根双心屏蔽线再试一次，感谢建议。

但是这个解释不了LM317和LT1085的测试结果，因为测试条件都是一样的，但是结果不一样，回头把波形也一并传上来。

散淡 · 发表于 2016-12-9 16:08:51

boborich 发表于 2016-12-9 11:25
我一般周末都在家，上海七宝的。有空来玩提前PM我吧。欢迎欢迎。

我最近刚入坑，机械的东西也很喜欢， ...

谢谢
来前再确认

DAQ_2638 · 发表于 2016-12-9 16:18:04

boborich 发表于 2016-12-9 11:51
表和被测物品都是隔离浮地的，回头我做一根双心屏蔽线再试一次，感谢建议。

但是这个解释不了LM317和L ...

有可能是带宽的问题,在10--10kHz它们两市一样的

boborich · 发表于 2016-12-9 21:58:21

本帖最后由 boborich 于 2016-12-9 22:13 编辑

用双芯屏蔽线重新测量了一下，噪声降到了300uV以内了，顺便把波形图也放出来，由于这是台7.5位的高精度表，所以波形的分辨率非常高，图表上是放大了好多倍的波形，基本上就是噪音了，缩小看的话就是一根直线。

Noise reading.jpg

还有测量的数据：

这里的标准方差就是RMS值，具体请baidu查看公式演算，我就不解释了。

boborich · 发表于 2016-12-9 22:12:14

这张应该就是Ripple的图了，隐约看到是50Hz的波动，Vpp是1.7mV了。

shichen717 · 发表于 2016-12-9 22:30:10

317和1085的波形？

shichen717 · 发表于 2016-12-9 22:39:43

另外，Vpp的值应该比图上看到的大，只是时间轴没拉开，采样率不足看不到。

lilith · 发表于 2016-12-10 23:32:56

shichen717 发表于 2016-12-9 01:27
不能用同轴电缆。用双芯屏蔽线，屏蔽层接大地。
不知道你的万用表是否浮动测量，如果有示波器功能，很可能 ...

HP 6236B 的手册中测量纹波和噪声章节，和你的说法相去很大

lilith · 发表于 2016-12-10 23:55:31

boborich 发表于 2016-12-9 22:12
这张应该就是Ripple的图了，隐约看到是50Hz的波动，Vpp是1.7mV了。

50HZ 有 1.7mVpp，我想应该是不正确的？

不过你的表太快分辨率太高，能否降低到 100k 或 200k 采样率测试一下，以和我的测试对比？我用的是老旧的 9211，标称带宽好像是 100kHZ，据说是 16 位深度/100dB 动态范围，测试 E3630 电源，50HZ 是几十个 uVpp/-110dBV（3uVrms）的结果，不管是采用 6236B 的 5.4-B（没有双绞线用同轴线代替了，单端输入，电源浮置）还是 5.4-C（差分输入，使用同轴线，同轴线仅在示波器处接地，差分 Lo 端子在电源处接地），结果都差不多是这样

差分输入，使用同轴线，同轴线仅在示波器处接地，差分 Lo 端子在电源处接地，电源不浮置

时域图，X 轴是 10ms/Div，Y 轴是 10uV/Div

频域图，X 轴是 50HZ/Div，Y 轴是 10dB/Div，从 -50dBV 到 -150dBV

单端输入，没有双绞线，用同轴线代替了一下，同轴线在示波器处接地，电源浮置

频域图

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