纹波和噪声的区别
纹波和噪声
开关电源的纹波和噪声(图) 日期：2009-08-26 来源：本网作者：北京航空航天大学方佩敏开关电源（包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，最突出的优点是转换效率高，一般可达80%～85%，高的可达90%～97%；其次，开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器，不仅重量减轻，体积也减小了，因此应用范围越来越广。
但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关状态，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右（低的为输出电压的0.5%左右），最好产品的纹波和噪声电压也有几十mV；而线性电源的调整管工作于线性状态，无纹波电压，输出的噪声电压也较小，其单位是μV。
本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。
纹波和噪声产生的原因开关电源输出的不是纯正的直流电压，里面有些交流成分，这就是纹波和噪声造成的。
纹波是输出直流电压的波动，与开关电源的开关动作有关。
每一个开、关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率相同。
纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。
噪声的产生原因有两种，一种是开关电源自身产生的；另一种是外界电磁场的干扰（EMI），它能通过辐射进入开关电源或者通过电源线输入开关电源。
开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成，也称为开关噪声。
噪声脉冲串的频率比开关频率高得多，噪声电压是其峰峰值。
噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。
利用示波器可以看到纹波和噪声的波形，如图1所示。
纹波的频率与开关管频率相同，而噪声的频率是开关管的两倍。
纹波电压的峰峰值和噪声电压的峰峰值之和就是纹波和噪声电压，其单位是mVp-p。
纹波和噪音
纹波的主要分类--功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声
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a、理想的二极管在承受反向电压时截止，不会有反向电流通过。 而实际二极管正向导通时，PN结内的电荷 被积累，当二极管承受反向电压 时，PN结内积累的电荷将释放并形成一个反向恢复电流，它恢复到零点的 时间与结电容等因素有关。反向恢复电流在变压器漏感和其他分布参数的影 响下将产生较强烈的高频衰减振荡。 因此，输出整流二极管的反向恢复噪声也成为开关电源中一个主要的干扰源。 二极管反向恢复的等效电路如下：
纹波的主要分类--常见纹波噪声波形
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图7
几种常见噪声波形。 现对这些噪声波的形成原因及相应的抑制措施简述如下： （1）噪声波形如图7（a）所示。 形成原因：辅助电源或基准电压稳定性不够所致。 抑制措施：在相关部位并大电容。
（2）噪声波如图7（b）所示。 形成原因：布线不合理，引起交叉干扰。 抑制措施：调整布线。
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低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增 加，导致输出低频纹波的残留。 交流纹波经DC/DC变换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪 声，其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。 电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频 交流纹波仍较大。要实现开关电源的低纹波输出，必须对低频电源纹波采取 滤波措施。 可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。
纹波的主要分类--高频纹波
4.2、高频纹波: 高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路
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在电路中，通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换后整流滤波再 实现稳压输出的，在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波，其 对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数 有关； 设计中尽量提高功率变换器的工作频率，可以减少对高频开关纹波的滤波要 求。
纹波和噪声的测试方法
纹波和噪声的测试方法一、引言纹波和噪声是在电子设备和电路中常见的问题，它们会对系统的性能和稳定性产生不良影响。
因此，为了确保电子设备和电路的正常工作，需要对纹波和噪声进行测试和分析。
本文将介绍纹波和噪声的测试方法。
二、纹波的测试方法纹波是指电源输出中的交流成分，通常是由于电源的不稳定或电路的设计问题引起的。
纹波的测试方法主要包括以下几个方面：1. 输出纹波的测量：使用示波器将电源的输出信号进行测量，然后通过傅里叶变换等方法将信号分解成不同频率的成分，从而得到纹波的幅度和频率。
2. 纹波的评估标准：根据电子设备和电路的要求，确定纹波的允许范围。
通常使用峰峰值、均方根值等指标来评估纹波的大小。
3. 纹波的抑制方法：在设计电源和电路时，可以采取一些措施来抑制纹波的产生。
常见的方法包括使用滤波电容、稳压器等。
三、噪声的测试方法噪声是指电子设备和电路中的随机信号成分，通常是由于电子元件的热噪声、电源的电磁干扰等引起的。
噪声的测试方法主要包括以下几个方面：1. 噪声功率谱的测量：使用频谱分析仪等设备对电子设备和电路的输出信号进行测量，得到噪声功率谱的频率和幅度信息。
2. 噪声的评估标准：根据电子设备和电路的要求，确定噪声的允许范围。
常见的评估指标包括等效输入噪声、噪声系数等。
3. 噪声的抑制方法：在设计电子设备和电路时，可以采取一些措施来抑制噪声的产生和传播。
常见的方法包括屏蔽、隔离、降噪电路等。
四、纹波和噪声的测试仪器为了进行纹波和噪声的测试，需要使用一些专门的测试仪器。
常见的测试仪器包括示波器、频谱分析仪、信号发生器等。
这些仪器能够准确地测量和分析纹波和噪声的特性。
五、测试过程和注意事项在进行纹波和噪声的测试时，需要注意以下几个方面：1. 测试环境的准备：测试仪器和被测试设备应处于稳定的环境中，避免外部干扰对测试结果的影响。
2. 测试信号的选择：根据被测试设备的要求，选择合适的测试信号进行测试。
通常使用正弦波、方波等信号进行测试。
纹波和噪声的测试方法
纹波和噪声的测试方法纹波和噪声是测试中常见的两种问题，它们会对系统性能产生负面影响。
因此，了解纹波和噪声的测试方法是非常重要的。
本文将介绍纹波和噪声的定义、产生原因以及常见的测试方法。
一、纹波的定义和产生原因纹波是指信号或电压在周期性变化中的波动。
在电子电路中，纹波通常是由于电源或信号源的不稳定性引起的。
纹波会导致系统性能下降，影响信号的准确性和稳定性。
纹波的产生原因主要有以下几点：1. 电源质量不佳：电源的输出不稳定，会导致电压的波动，进而引起纹波。
2. 电源滤波不足：电源滤波电容不足或滤波电路设计不当，无法有效降低纹波。
3. 电源线路干扰：电源线路附近的干扰源，例如开关电源、电机等，会对电源线产生干扰，引起纹波。
4. 地线干扰：地线干扰是指由于地线阻抗不均匀或地线回路中存在干扰源，导致信号线受到干扰而产生纹波。
二、纹波的测试方法为了保证系统的稳定性和可靠性，需要对纹波进行测试和评估。
下面介绍几种常见的纹波测试方法。
1. 示波器测量法：示波器是最常用的测试工具之一。
通过将示波器探头连接到待测信号上，可以观察到信号的波形。
通过观察波形的峰峰值或有效值，可以评估纹波的大小。
2. 频谱分析法：频谱分析是一种通过将信号转换为频域来分析信号的方法。
通过频谱分析仪，可以将信号转换为频谱图，从而观察到信号中各个频率成分的强度。
通过观察频谱图中的纹波分量，可以评估纹波的大小。
3. 电压测量法：通过将待测信号连接到电压表上，直接测量信号的电压大小。
通过对比测量结果和标准值，可以评估纹波的大小。
三、噪声的定义和产生原因噪声是指在信号中存在的随机干扰。
在电子系统中，噪声是不可避免的，它会降低信号的质量和可靠性。
噪声分为各种类型，包括热噪声、量子噪声、互调失真噪声等。
噪声的产生原因主要有以下几点：1. 环境干扰：电子系统通常工作在复杂的环境中，周围的电磁场干扰、温度变化等都会对系统产生噪声的影响。
2. 元器件噪声：电子元器件本身存在噪声，例如晶体管、电阻、电容等都会对信号产生噪声。
纹波和噪声测试方法
纹波和噪声测试方法纹波和噪声测试方法，在电子设备的设计和测试过程中是非常重要的一环。
纹波是指电流或电压的周期性变化，而噪声则是指非周期性的电流或电压的随机变化。
纹波和噪声的存在可能会影响设备的性能和可靠性，因此需要进行相应的测试来评估和控制。
纹波和噪声测试方法主要分为以下几个方面：1.信号发生器测试：利用信号发生器产生特定频率和幅度的信号，然后通过示波器或频谱仪等仪器来观察电流或电压的波形和频谱。
通过分析波形和频谱，可以评估纹波和噪声的水平。
2.示波器测试：示波器是一种可以显示电流或电压波形的仪器，可以用来直接观察信号的纹波和噪声。
通过连接示波器到被测试的电路或设备上，可以实时观察纹波和噪声的水平和变化情况。
3.频谱分析仪测试：频谱分析仪可以将信号分解为不同频率的成分，并显示出它们的幅度。
可以通过连接频谱分析仪到被测试的电路或设备上，来分析纹波和噪声的频谱分布。
频谱分析可以帮助确定纹波和噪声的频率范围和幅度。
4.噪声测量仪器测试：噪声测量仪器是专门用于测量非周期性电流或电压的噪声水平的仪器。
常用的噪声测量仪器包括噪声分析仪和噪声源等。
通过连接噪声测量仪器到被测试的电路或设备上，可以测量并分析噪声的水平和特性。
5.模拟电压源测试：模拟电压源是用于产生稳定的参考电压的仪器，可以测试纹波的幅度。
通过连接模拟电压源到被测试的电路或设备上，并将输出接到示波器或频谱分析仪等仪器上，可以测量电压的纹波幅度，以评估设备的稳定性。
6.滤波器测试：滤波器可以用于降低纹波和噪声的水平。
通过连接滤波器到被测试的电路或设备上，并观察输出信号的纹波和噪声水平，可以评估滤波器的性能，并确定适合的滤波器参数。
总结起来，纹波和噪声测试方法主要包括信号发生器测试、示波器测试、频谱分析仪测试、噪声测量仪器测试、模拟电压源测试和滤波器测试等。
通过这些测试方法，可以评估和控制设备的纹波和噪声水平，以确保设备的性能和可靠性。
电源纹波和电源噪声测量的七大注意事项
电源纹波和电源噪声测量的七大注意事项示波器是测量电源纹波和电源噪声的必备工具，但在实际的测量中，如何选择合适的带宽、采样率，如何选择探头、示波器的耦合方式，甚至接地，都会对测量结果带来不一样的影响，以下总结了一些来自具体实际案例中的关键注意事项。
（本文整理自21ic主办的电源技术研讨会）电源纹波(Power Ripple)和电源噪声（Power Noise)的定义目前，关于电源纹波和电源噪声其实并没有一个协会给定的标准定义。
但是，业内渐渐形成了一个约定俗成的说法，将电源纹波理解为电源模块包括VRM的输出电压的波动,和复杂的供电网络无关，或者说是电源输出的源端（Source端)的电压的波动，电源噪声则是指电源模块工作在实际产品系统中，经过供电分布网络将电源能量输送到芯片管脚处，在芯片管脚处的电压的波动，或者简单说是电源输出的末端(Sink端)的电压的波动。
也可以这么说：电压的波动在源端叫纹波（Ripple)，在末端叫噪声（Noise)。
在开关电源的众多的测试项目中，电源纹波和电源噪声是一个重要的测试项。
电源纹波和噪声在示波器上的显示。
一、示波器带宽选择带宽是示波器的最重要的一个指标，理论上来说，只要带宽覆盖被测信号能量的99.9%，测量的误差可以小于3%，即是合适的带宽。
因此，业界也存在着多个带宽选择法则，例如：5倍法则、三倍正弦波频率、1.8倍法则、1/3法则。
针对不同的测量信号和测量要求适用不同的法则。
根据上升时间和带宽的关系，似乎可以得出结论，带宽越高,测量的误差越小。
但实际上，具体的应用中并非如此。
因为，示波器毕竟不是一个理想的仪器，测量系统本身有噪声。
这些噪声包括放大器的噪声，ADC的噪声，有源探头的噪声，探头地线感应的空间辐射噪声及地环路耦合的传导噪声从信噪比的角度理解，只有当被测信号的能量远大于示波器测量系统本身带来的噪声能量的时候即信噪比足够大的时候，选择的带宽才是合适的。
电源纹波测量的带宽选择取决于电源开关管的上升时间，测量纹波的带宽等于测量开关管的带宽。
纹波和噪声的区别
由于开关电源的开关管工作在高频的开关状态,每一个开关过程,电能从输入端被“泵到”输出端,在输出电容上形成一个充电和放电的过程,从而造成输出电压的波动,而且此波动
的频率与开关管的开关频率相同,这个波动就是输出纹波,是叠加在输出直流上的交流成分,纹波的幅值是该交流成分的波峰与波谷之间的峰峰值;而噪声是开关电源自身产生一种高
频脉冲串,由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成,噪声的频率比开关频率高的多,噪声电压的大小很大程度上与开关电源的拓扑、变压器的绕制、电路中的寄生参数、测试时外部的电磁环境以及PCB的布线设计有关; 在工程上,在对电源进行测试时,一般并不刻意的去把他们分开,测量的是纹波和噪声两者的合成干扰,用峰峰值VP-P表示;。
直流可调稳压电源的噪声与纹波抑制技术
直流可调稳压电源的噪声与纹波抑制技术直流可调稳压电源在电子设备中起到了至关重要的作用。
然而，由于电源输出的噪声和纹波存在，会给电子设备的正常运行和性能产生不利影响。
因此，噪声和纹波抑制技术成为了直流可调稳压电源设计中的重要一环。
一、噪声来源及其产生机制噪声是电子设备中不可避免的问题，电源作为电子设备的基础设备，其输出的噪声主要来自于以下几个方面：1.原始电源原始电源本身存在电网上的高频噪声和谐波，这些噪声会通过输入端进入到直流可调稳压电源中。
2.开关电路直流可调稳压电源常采用开关电路来进行电压的转换与调节，开关电路在转换的过程中会产生噪声。
3.输出滤波电容为了减小输出端的纹波，通常会在输出端增加滤波电容，然而，滤波电容的不理想效果会导致输出端产生噪声。
噪声的产生机制主要有两个方面，即共模噪声和差模噪声。
共模噪声是指在输入和输出之间，两个信号共同指向地，由于电源和地之间的电阻和电感的存在，导致共模噪声的传播。
差模噪声则是指输入和输出之间的两个信号相对地的差分信号，由于传输路径上的纹波噪声和杂散噪声引起。
二、噪声与纹波的影响噪声对电子设备的影响主要有两个方面。
首先，噪声会导致电子设备的工作不稳定，甚至失效。
在某些需要高精度的测量或信号处理系统中，噪声的存在会导致系统的误差增大，从而影响到整个系统的正常运行。
其次，噪声也会影响到电子设备的性能。
对于一些高要求的电路系统，如音频放大器、射频通信系统等，噪声会被放大并带入到信号中，从而影响到信号的质量和清晰度。
纹波则主要影响到电子设备的工作稳定性。
纹波会使得直流可调稳压电源输出的电压不稳定，并产生波动，进而引发电子设备工作不正常。
三、噪声与纹波抑制技术针对上述噪声与纹波问题，设计师们提出了一系列的技术手段来进行抑制。
1.滤波电路滤波电路是直流可调稳压电源中最常见的噪声和纹波抑制技术。
通过在电源输出端增加合适的滤波电容，可以滤除大部分的高频噪声和纹波。
2.反馈控制反馈控制是一种常用的噪声抑制技术。
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由于开关电源的开关管工作在高频的开关状态，每一个开关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，在输出电容上形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，而且此波动的频率与开关管的开关频率相同，这个波动就是输出纹波，是叠加在输出直流上的交流成分，纹波的幅值是该交流成分的波峰与波谷之间的峰峰值。
而噪声是开关电源自身产生一种高频脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成，噪声的频率比开关频率高的多，噪声电压的大小很大程度上与开关电源的拓扑、变压器的绕制、电路中的寄生参数、测试时外部的电磁环境以及PCB的布线设计有关。
在工程上，在对电源进行测试时，一般并不刻意的去把他们分开，测量的是纹波和噪声两者的合成干扰，用峰峰值（VP-P）表示。