交流耦合和直流抑制模式的實(shí)踐

在查看直流電源軌的噪聲和/或紋波時(shí)，對(duì)示波器輸入進(jìn)行交流耦合或使用具有直流抑制功能的探頭的做法非常常見。每當(dāng)直流偏移不足時(shí)，用戶通常會(huì)選擇使用交流耦合或直流抑制設(shè)置。隨著對(duì)清潔電源的關(guān)注，我們發(fā)現(xiàn)用戶比以往任何時(shí)候都更有興趣了解其電源的電壓和噪聲特性。

探索交流耦合和直流抑制模式

這篇文章探討了使用交流耦合或直流抑制模式的一些可能意想不到或未知的特性，以及它們最終可能導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論的原因。從功能上講，當(dāng)我們考慮這兩種模式時(shí)，我們可以想象將一個(gè)電容器與示波器的輸入串聯(lián)，從而想象這會(huì)如何影響低頻響應(yīng)。更常見的是，當(dāng)我們考慮探頭和示波器時(shí)，我們會(huì)關(guān)注高頻響應(yīng)和滾降特性，而忽略低頻行為。

請(qǐng)注意，本文中描述的數(shù)字代表實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并不代表實(shí)際保證的規(guī)格。上圖比較了幾種設(shè)置的低頻響應(yīng)并說明了差異。

在第一幅圖的上面圖表中，出于實(shí)用目的，我選擇 1 Hz 作為低頻極限，100 kHz 作為高限，因?yàn)樗刑筋^在 100 kHz 以上的表現(xiàn)都類似。下表提供了更多詳細(xì)信息，并顯示了使用每種不同探測(cè)/設(shè)置的測(cè)量 3dB 帶寬。

使用 MSO68B 示波器上的功率測(cè)量和分析選項(xiàng)(PWR)中包含的 FRA(頻率響應(yīng)分析)工具收集數(shù)據(jù) ，并結(jié)合 AFG31000 系列任意/函數(shù)發(fā)生器執(zhí)行頻率掃描。數(shù)據(jù)從示波器應(yīng)用程序?qū)С龅?CSV，然后導(dǎo)入 Excel 進(jìn)行繪圖和分析。除了6 系列 B MSO外， 4 系列 B MSO 和5 系列 B MSO示波器上也提供 PWR 套件 。

我發(fā)現(xiàn)示波器 (MSO68B) 的 AC 耦合模式滾降已公布的規(guī)格為 < 10Hz，因此測(cè)量的 7 Hz 符合要求。使用 TPP1000 時(shí)也是如此，低頻 3dB 點(diǎn)應(yīng)為 <1Hz。我沒有找到 TPR1000 或 TDP1000 探頭的任何低頻響應(yīng)規(guī)格。

最近，我有一個(gè)應(yīng)用，客戶最關(guān)心的是 <5Hz 范圍內(nèi)的電源軌噪聲。解決方案有很多相互矛盾的選擇。交流耦合模式下的 TPP1000 覆蓋了低頻，但 10X 衰減對(duì)測(cè)量的本底噪聲不利。1X 模式下的 P6247 歷來是電源軌噪聲的良好選擇，但它的滾降和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)略微嘈雜，使其不可接受。

TPR1000 電源軌探頭在直流耦合模式下工作良好，滿足了客戶 < 5 Hz 的要求，但可以看出選擇直流抑制模式(如表 1 所示)可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)性結(jié)果。TPR1000 的一個(gè)強(qiáng)大功能是其較大的(+/- 60 V)偏移范圍，允許其將大范圍的直流歸零，而不是使用直流抑制。還請(qǐng)記住，TPR 探頭對(duì)信號(hào)的交流部分進(jìn)行加載的方式與其他探頭不同。

概括

了解測(cè)量系統(tǒng)的低頻響應(yīng)對(duì)于許多測(cè)量來說至關(guān)重要，特別是對(duì)于功率和噪聲應(yīng)用。

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審核編輯 黃宇