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紋波及噪聲檢測

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發(fā)布時間：2025-07-25 18:51:35 更新時間：2025-07-24 18:51:35

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

紋波及噪聲檢測概述

紋波及噪聲檢測是電子設(shè)備電源性能驗證的核心環(huán)節(jié)，主要用于評估直流電源輸出的純凈度與穩(wěn)定性。紋波表現(xiàn)為電源輸出端疊加的周期性波動，通常由開關(guān)電源的切換動作或整流濾波不完善引起；噪聲則是隨機(jī)的高頻干擾信號，可能來源于電磁干擾或元件熱噪聲。過大的紋波和噪聲會直接影響精密電子設(shè)備（如醫(yī)療儀器、通信基站、芯片測試機(jī)等）的可靠性和信號完整性，甚至導(dǎo)致邏輯錯誤或元件損壞。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)和新能源汽車等領(lǐng)域的快速發(fā)展，該檢測已成為電源模塊、適配器、電池管理系統(tǒng)等產(chǎn)品出廠檢驗和研發(fā)驗證的強(qiáng)制性要求，對保障系統(tǒng)低誤碼率、高能效比和長壽命具有決定性意義。

檢測項目

紋波及噪聲檢測涵蓋多個關(guān)鍵量化指標(biāo)：首先是峰峰值紋波電壓（Vpp），反映輸出直流電壓的最大波動范圍；其次是有效值噪聲電壓（Vrms），表征高頻隨機(jī)干擾的強(qiáng)度；此外還需測量特定頻段的噪聲頻譜分布（如20Hz-20MHz），以及溫度、負(fù)載瞬變等工況下的動態(tài)響應(yīng)特性。針對敏感設(shè)備，還需額外驗證共模噪聲抑制比和差模噪聲傳導(dǎo)水平，確保其符合嚴(yán)苛的電磁兼容性要求。

檢測儀器

高精度示波器是檢測的核心設(shè)備，需選用帶寬≥1GHz、采樣率≥5GSa/s的型號（如Keysight InfiniiVision或Tektronix MSO6系列），配合低噪聲探頭（衰減比1:1或10:1）以最小化測量干擾。為準(zhǔn)確分離噪聲成分，需在探頭前端安裝專業(yè)隔直模塊和帶寬限制濾波器。此外，電子負(fù)載儀（如Chroma 63800系列）用于模擬不同工況，屏蔽測試環(huán)境則需使用法拉第籠和接地銅板。自動化測試系統(tǒng)常集成頻譜分析儀與數(shù)據(jù)采集卡，實現(xiàn)多通道同步測量。

檢測方法

標(biāo)準(zhǔn)檢測流程分為四步：首先，將被測電源置于屏蔽環(huán)境，輸出端并聯(lián)10μF陶瓷電容與0.1μF薄膜電容以模擬典型負(fù)載；其次，使用探頭直接接觸電源輸出端子（避免接地環(huán)路），示波器設(shè)置為AC耦合、20MHz帶寬限制；第三步，在額定負(fù)載的10%-100%區(qū)間階梯式加載，記錄各工況下20ms時間窗內(nèi)的峰峰值和RMS值；最后通過FFT分析儀提取50Hz-100MHz頻段的噪聲頻譜密度。關(guān)鍵操作要點(diǎn)包括探頭地線長度≤2cm、采樣時間≥10個電源周期，并需多次平均以消除隨機(jī)誤差。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

國際電工委員會IEC 61000-3-2規(guī)定了設(shè)備輸入電流諧波限值，而IEC 61204-3針對直流電源輸出紋波提出≤1%標(biāo)稱電壓的基準(zhǔn)要求。美國軍方標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-704F將航空設(shè)備紋波分為A～F級（A級最嚴(yán)苛，要求＜50mVpp）。中國國標(biāo)GB/T 17626.17明確測量帶寬和探頭規(guī)范，GB 9254則規(guī)定信息技術(shù)設(shè)備的傳導(dǎo)噪聲限值。行業(yè)層面，Intel ATX12V規(guī)范要求CPU供電紋波＜120mVpp，通信行業(yè)YDT 731-2008標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定-48V電源噪聲帶寬為300Hz-30MHz。這些標(biāo)準(zhǔn)共同構(gòu)建了從消費(fèi)電子到航空航天領(lǐng)域的完整檢測框架。