確保電源性能滿足需求

大部分工程師認為，他們非常了解電源。電源被看作是最簡單的儀器之一，因為它們往往是單一功能的直流設備，其輸出為受控電壓。當然，還有更多的電源。雖然電源性能指標充分描述了其應用性能，但成本、時間與人力資源限制卻有礙其各種電源(或任何儀器)性能指標。您需要了解電源的功率包絡，這樣電源才能在電壓和電流參數提供滿足您工作所需的功率。對于生成或測試微弱電平信號的電路開發、特性分析和測試，電源設計拓撲的選擇及共模電流調查的是必需的，這樣，電源才不會影響電路性能。類似地，如果您正在開發包含多個隔離電路的設備，您將希望電源不影響設備隔離。當您使用電源作為精確電壓源，在其工作電壓范圍對電路進行測試或者作為校準電源時，您將希望確保能在待測電路輸入端獲得指定的電源精度。這類應用要求對電源特性進行更詳細的調查。

了解電源的功率包絡

最重要的決策是確保為待測器件(DUT)提供足夠的功率。雖然這是顯而易見的，但意識到不同類型的電源和信號源具有不同的功率包絡是非常重要的。一種電源具有矩形功率包絡，可以在任何電壓電平向負載施加任意電流，參見圖1a。這是最通用的功率包絡。第二種電源在多個量程具有多個矩形包絡(如圖1b所示的雙矩形包絡)。這種類型功率包絡的價值在于它可以在犧牲其他參數的基礎上，實現某個參數的更高值。例如，具有這種功率包絡的電源可以在較低的最大電壓時，輸出更高的電流電平。還有一些電源輸出雙曲線包絡，它比多量程電源具有更連續的變化。在這種功率包絡下，一個參數與另一個參數成反比（圖1c）。高功率輸出電源往往具有多量程或雙曲線包絡。要了解您的應用所需，這樣您選擇的電源將在測試所需的電壓和電流級別提供所需的功率。

設計類型決定噪聲性能

如果為工作在極低電壓或電流的電路供電，如采集毫伏或毫安電流信號的傳感器探測器，那么來自外界的噪聲可能帶來問題。如果電源本身就是一個噪聲源，則該噪聲可以分為兩個部分：正常模式噪聲與共模噪聲。正常模式噪聲是因電源內部電路而在電源輸出端生成的噪聲，共模噪聲是來自電源線與主變壓器之間雜散電容的參考接地噪聲。對于敏感電路而言，線性電源產生的正常模式輸出噪聲比使用開關技術設計的電源噪聲低得多。這個折中在于線性電源具有低功率和轉換效率，可以大而笨重。開關電源具有改進的功率轉換效率，在更小的封裝內提供更多的輸出功率。對于噪聲敏感電路，線性電源的噪聲比開關電源低5～10倍(如5mVppvs.50mVpp)。在噪聲值得關注的任何時候，都要使用線性電源；如有可能，請使用吉時利2200系列單通道與多通道電源。

評估共模噪聲電流的影響及其測量技術

通常，線性電源的共模噪聲比開關電源低。當電壓變化時，會產生共模噪聲，如交流電壓與隔離變壓器耦合電流的初級或次級線圈的瞬態電壓(dv/dt)。為了保持電路完整，在初級（次級）產生的任何噪聲電流都必須返回至初級（次級）。當該電流流經電阻時，會產生噪聲電壓，在某些情況下，可能是負載性能降級或者引起負載監控測量誤差。噪聲量級與電壓上升時間以及電源隔離變壓器的非屏蔽或雜散電容直接相關。整流二極管（或次級）的電壓瞬態開啟和關閉，以及60Hz線路運動或與開關電源初級電路的突然瞬態共壓，都是共模噪聲的所有來源。

圖2正常模式噪聲電流與共模噪聲電流

圖2給出一個簡單的電源框圖。在該變壓器結構的初級和次級之間，具有充分的屏蔽，從而使初級和次級之間的雜散電容最小。由于耦合電容最小，流經負載的噪聲電流通常不會影響負載運行或負載端測量。如果變壓器初級和次級之間屏蔽不充分，那么耦合電容可能較大，可能使毫安級電流流入負載，帶來性能問題和負載電流測量誤差。對于低功率和敏感組件、模塊或終端產品來說，要對電源的低共模性能進行評估。參見測量電源共模電流的側欄。吉時利2200系列電源的共模電流低于10μA。

良好的接地隔離至關重要

輸出與電源線的隔離程度是衡量電源質量的更深層次指標。具有高度隔離的電源將進一步實現電源輸出噪聲的最小化。良好等級的隔離阻抗，其并聯阻抗大于1GΩ，并聯電容小于1nf，屏蔽充分，支持小于5μA的共模電流。問題是，并非許多儀器超出甚至滿足這些指標。60Hz低頻設計可能滿足共模電流指標，但其直流電阻和電容數據達不到；開關設計可能具有低電容和更高的直流隔離，但又超出共模電流。在某些應用中，直流隔離電阻和電容筆共模電流重要。例如，當為由線性放大器驅動的電路供電時，高阻抗非常重要。在這種情況下，電源是線性放大器負載的一部分，電源電容值較大可能帶來放大器的穩定性問題。作為選擇，為低壓分壓電阻或者極微弱電流測量電路供電的電源，可能需要低共模電流，不管隔離阻抗如何。參見“電源與底板隔離特性分析”側欄。參見圖3A、圖4和圖5，它們給出評估電源與交流接地點隔離的測量技術。

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