利用7510型7位半觸摸屏數(shù)字萬(wàn)用表 測(cè)量微弱電平波紋電壓

功率轉(zhuǎn)換是所有電子設(shè)備中都存在的過(guò)程。不嚴(yán)格地講，“電源”就是對(duì)這個(gè)過(guò)程的描述，它使主電源功率轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胸?fù)載所需的特性。數(shù)字萬(wàn)用表(DMM)是評(píng)估電源規(guī)范的常用儀器。不過(guò)，傳統(tǒng)數(shù)字萬(wàn)用表(DMM)往往不具備測(cè)量動(dòng)態(tài)行為特別是開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)動(dòng)態(tài)行為的能力，在檢查電源波紋電壓、開(kāi)關(guān)電壓、上電脈沖時(shí)通常需要示波器。但在很多情況下，示波器不能提供對(duì)極微弱電平波紋噪聲進(jìn)行正確特性分析所需的分辨率。

7510型7位半觸摸屏數(shù)字萬(wàn)用表可以對(duì)低至1mV的電壓或低至100pA的電流進(jìn)行采樣，時(shí)間間隔是1ms。換句話說(shuō)，利用DMM7510型數(shù)采萬(wàn)用表，可以對(duì)多種低電平電壓或電流動(dòng)態(tài)波形進(jìn)行數(shù)字化，精度18位，采樣速率為1M/s。加上該儀器的多點(diǎn)觸摸屏界面技術(shù)，用戶可以輕易捕捉、瀏覽電源的恒態(tài)和動(dòng)態(tài)信號(hào)，并與之交互。

本文主要講述怎樣通過(guò)DMM7510型數(shù)字萬(wàn)用表前面板用戶界面，捕捉和瀏覽DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器動(dòng)態(tài)波紋電壓，并對(duì)其進(jìn)行特性分析。

認(rèn)識(shí)降壓轉(zhuǎn)換器的基本原理

降壓轉(zhuǎn)換器是一種高效開(kāi)關(guān)模式的DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器。它以磁場(chǎng)的形式將能量存儲(chǔ)在電感器中。在“導(dǎo)通”狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，輸入電壓對(duì)電感器充電。在“關(guān)閉” 狀態(tài)，開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，電感器釋放所存儲(chǔ)的能量，電流流入負(fù)載。

圖1 DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器工作示意圖

出于演示目的，本文使用德州儀器公司LM25088DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估板(EVM)。對(duì)于5.5V-36V輸入，它可以生成5V穩(wěn)定輸出。為了在10V量程、600kHz模擬帶寬下實(shí)現(xiàn)50kHz開(kāi)關(guān)頻率，對(duì)LM25088EVM進(jìn)行了改動(dòng)。

輸出電壓波紋噪聲

當(dāng)降壓轉(zhuǎn)換器導(dǎo)通時(shí)，其輸出中很可能包含極微弱的波紋電壓。這個(gè)現(xiàn)象是由開(kāi)關(guān)頻率、輸出電容器、電感器、負(fù)載和各種限流特性引起的。由于這是不期望的設(shè)計(jì)結(jié)果，因此設(shè)計(jì)人員將對(duì)波紋噪聲進(jìn)行檢查，并把它降到最低。

降壓轉(zhuǎn)換器與 DMM7510型數(shù)采萬(wàn)用表連接

利用一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試引線，很容易實(shí)現(xiàn)降壓轉(zhuǎn)換器與DMM7510型數(shù)字萬(wàn)用表的連接，如圖2所示。當(dāng)測(cè)量微弱電平信號(hào)時(shí)，建議對(duì)測(cè)試引線進(jìn)行適當(dāng)屏蔽。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，利用12V直流線性電源為降壓轉(zhuǎn)換器供電。線性電源的噪聲輸出比開(kāi)關(guān)電源低得多，確保產(chǎn)生的波形反映待測(cè)設(shè)備(DUT)噪聲而非輸入噪聲。降壓轉(zhuǎn)換器輸出與3W電阻負(fù)載相連。

圖2 波紋電壓測(cè)試連接

通過(guò)前面板設(shè)置波紋電壓測(cè)量

利用 DMM7510型數(shù)采萬(wàn)用表很容易捕獲波紋電壓。

只需幾個(gè)按鍵，即可設(shè)置采樣標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)圖形顯示屏快速瀏覽波形。

按照這些步驟，可以以1MS/s采樣速率捕獲大約5個(gè)50kHz波紋，并利用DMM7510型數(shù)采萬(wàn)用表的數(shù)字化電壓(DigitizeVoltage)功能進(jìn)行100個(gè)采樣計(jì)數(shù)：

1.按下前面板POWER按鈕，開(kāi)啟儀器。

2.點(diǎn)擊FUNCTIONS，選擇DigiV，以選擇數(shù)字化電壓測(cè)量功能。

3.點(diǎn)擊SETTINGS。

4.將采樣速率選定為1000000。

5.將計(jì)數(shù)設(shè)置為100。

6.在顯示屏上點(diǎn)擊GRAPH。

7.選擇屏幕右上方的圖形光標(biāo)，打開(kāi)Graph屏幕。

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