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1、什么叫紋波？
紋波（ripple）的定義是指在直流電壓或電流中，疊加在直流穩定量上的交流分量。
它主要有以下害處：
1.1.容易在用電器上產生諧波，而諧波會產生更多的危害;
1.2.降低了電源的效率;
1.3.較強的紋波會造成浪涌電壓或電流的產生，導致燒毀用電器;
1.4.會干擾數字電路的邏輯關系，影響其正常工作;
1.5.會帶來噪音干擾，使圖像設備、音響設備不能正常工作
2、紋波、紋波系數的表示方法
可以用有效值或峰值來表示，或者用絕對量、相對量來表示;
單位通常為：mV
一個電源工作在穩壓狀態，其輸出為12V5A，測得紋波的有效值為10mV，這10mV就是紋波的絕對量，而相對量，即紋波系數=紋波電壓/輸出電壓=10mv/12V=0.12%。
3、紋波的測試方法
3.1.以20M示波器帶寬為限制標準，電壓設為PK-PK（也有測有效值的），去除示波器控頭上的夾子與地線（因為這個本身的夾子與地線會形成環路，像一個天線接收雜訊，引入一些不必要的雜訊），使用接地環（不使用接地環也可以，不過要考慮其產生的誤差），在探頭上并聯一個10UF電解電容與一個0.1UF瓷片電容，用示波器的探針直接進行測試;如果示波器探頭不是直接接觸輸出點，應該用雙絞線，或者50Ω同軸電纜方式測量。
4、開關電源紋波的主要分類
開關電源輸出紋波主要來源于五個方面：
4.1.輸入低頻紋波;
4.2.高頻紋波;
4.3.寄生參數引起的共模紋波噪聲;
4.4.功率器件開關過程中產生的超高頻諧振噪聲;
4.5.閉環調節控制引起的紋波噪聲。
5、電源紋波測試
紋波是疊加在直流信號上的交流干擾信號，是電源測試中的一個很重要的標準。尤其是作特殊用途的電源，如激光器電源，紋波則是其致命要害之一。所以，電源紋波的測試就顯得極為重要。
電源紋波的測量方法大致分為兩種：一種是電壓信號測量法;另一鐘是電流信號測量法。
一般對于恒壓源或紋波性能要求不大的恒流源，都可以用電壓信號測量法。而對于紋波性能要求高的恒流源則最好用電流信號測量法。
電壓信號測量紋波是指，用示波器測量疊加在直流電壓信號上的交流紋波電壓信號。對于恒壓源，測試可以直接用電壓探頭測量輸出到負載上的電壓信號。對于恒流源的測試，則一般是通過使用電壓探頭，測量采樣電阻兩端的電壓波形。整個測試過程中，示波器的設置是能否采樣到真實信號的關鍵。
所用的儀器是：配有電壓測量探頭的TDS1012B示波器。
測量之前需要進行如下設置。
1.通道設置：
耦合：即通道耦合方式的選擇。紋波是疊加在直流信號上的交流信號，所以，我們要測試紋波信號就可以去掉直流信號，直接測量所疊加的交流信號就好。
寬帶限制：關
探頭：首先選用電壓探頭的方式。然后選擇探頭的衰減比例。必須與實際所用探頭的衰減比例保持一致，這樣從示波器所讀取數才是真實的數據。比如，所用電壓探頭放在×10檔，則此時，這里的探頭的選項也必須設置為×10檔。
2.觸發設置：
類型：邊沿
信源：實際所選擇的通道，如，準備用CH1通道進行測試，則此處就應該選擇為CH1。
斜率：上升。
觸發方式：如果是在實時地觀察紋波信號，則選擇‘自動’觸發。示波器會自動跟隨實際所測信號的變化，并顯示。這個時候，你也可通過設置測量按鈕，實時地顯示你所需要的測量的數值。但是，如果你想要捕捉某次測量時的信號波形，則需要將觸發方式設置為‘正常’觸發。此時，還需要設置觸發電平的大小。一般當你知道你所測量的信號峰值時，將觸發電平設置為所測信號峰值的1/3處。如果不知道，則觸發電平可以設置的稍微小一些。
耦合：直流或交流…，一般用交流耦合。
3.采樣長度（秒/格）：
采樣長度的設置決定能否采樣到所需要的數據。當所設置的采樣長度過大時，就會漏掉實際信號中的高頻成分;當所設置的采樣長度過小時，就只能看到所測實際信號的局部，同樣無法得到真實的實際信號。所以，在實際測量時，需來回旋轉按鈕，仔細觀察，直到所顯示波形是真實的完整的波形。
4.采樣方式：
可根據實際需要設定。如，要求測量紋波的P-P值，則最好選擇峰值測量法。采樣次數也可根據實際需要設定，這與采樣頻率及采樣長度有關。
5.測量：
通過選擇對應通道的峰值測量，示波器就可以幫你把所需要的數據及時顯示出來。同時也可以選擇對應通道的頻率、最大值、均方根值等。
通過對示波器進行合理設置和規范的操作，一定可以得到所需的紋波信號。但是，在測量過程中一定要注意防止其它信號對于示波器探頭自身的干擾，以免所測量的信號不夠真實。
通過電流信號測量法測量紋波值是指，測量疊加在直流電流信號上的交流紋波電流信號。對于紋波指標要求比較高的恒流源，即要求紋波比較小的恒流源，采用電流信號直接測量法可以得到更加真實紋波信號。與電壓測量法不同的是，這里還用到了電流探頭。比如，繼續用上述的示波器，再加一個電流放大器和一個電流探頭。此時，只需用電流探頭夾住輸出到負載的電流信號，就可以進行電流測量法來測量輸出電流的紋波信號了。與電壓測量法一樣，整個測試過程中，示波器及電流放大器的設置是能否采樣到真實信號的關鍵。
其實，用這種方法測量時，示波器的基本設置及用法與上述相同。不同的是，通道設置中探頭的設置有所不同。在這里，需要選則電流探頭的方式。然后，選擇探頭的比例，必須與放大器所設置的這個比例相同，這樣從示波器所讀取數才是真實的數據。比如，所用放大器的這個比例設置為5A/V，則此時示波器的這一項也需設置為5A/V。至于電流放大器的耦合方式，當示波器的通道耦合已經選擇為交流耦合時，則這里選擇交流或直流都可以。
需要注意的是，用這種方法時，需先打開示波器，然后再打開電流放大器。且，記得在使用前對電流探頭先消磁。
另外，測量電源紋波本身有一定技巧性。圖1給出了一個不當使用示波器測量電源紋波的實例。在這個例子中出現了幾個錯誤，首先是使用了接地線很長的示波器探針;其二是讓由探針和接地線形成的回路靠近功率變壓器和開關元件;最后是允許在示波器探針和輸出電容之間形成額外的電感。其結果帶來的問題是在測得的紋波波形中攜帶了拾取的高頻成分。
在電源中有許多很容易耦合到探針中的高速的、大電壓和電流信號波形，其中包括來自功率變壓器的磁場耦合、來自開關節點的電場耦合、以及由變壓器交繞（interwinding）電容產生的共模電流。
圖1：不當的紋波測量得到糟糕的結果。
采用正確的測量技術可切實改善紋波測量的結果。首先，通常會規定紋波的帶寬上限，以避免拾取超出紋波帶寬上限的高頻噪聲，應該給用于測量的示波器設定合適的帶寬上限。其次，可以通過摘掉探針的“帽子”來去掉接地長引線形成的天線。如圖2所示，我們把一段短線繞在探針接地引線周圍，并使之與電源地相連接。這樣做附帶的好處是縮短暴露在電源附近高強度電磁輻射中的探針長度，從而進一步減少高頻拾取。
最后，在隔離電源中，真正的共模電流是由在探針接地引線中流動的電流產生的，這就使得在電源地和示波器地之間產生電壓降，表現為紋波。要抑制這個紋波，需要在電源設計中仔細考慮共模濾波問題。
此外，把把示波器引線繞在鐵芯上可減小這個電流，因為這樣會形成一個不影響差分電壓測量、但可降低由共模電流產生的測量誤差的共模電感。圖2顯示了采用改進測量技術對同一電路得到的紋波電壓測量結果。可以看到，高頻尖刺已幾乎消除。
圖2：四種簡單改進極大地改善了測量結果。
事實上，當電源集成到系統中之后，電源紋波性能甚至會更好。在電源和系統其它部分之間幾乎總會存在一定量的電感。電感可能是由導線或在印刷線路板上的蝕刻線形成的，而在芯片附近總會有作為電源負載的附加旁路電容，這兩者形成低通濾波效應并進一步降低電源紋波和/或高頻噪聲。
舉一個極端的例子，由電感量為15nH的長一英寸的短線和電容量10μF的旁路電容構成的濾波器，其截止頻率為400kHz。該實例意味著能大幅減少高頻噪聲。該濾波器的截止頻率比電源紋波頻率低很多倍，可以切實降低紋波。聰明的工程師應該在測試過程中設法利用它。
二、示波器觸發原理及有效使用方法
本文的目的在于幫助工程師了解觸發的基本原理以及有效使用觸發的策略。
什么是觸發？
任何示波器的存儲器都是有限的，因此所有示波器都必須使用觸發。觸發是示波器應該發現的用戶感興趣的事件。換句話說，它是用戶想要在波形中尋找的東西。觸發可以是一個事件（即波形中的問題），但不是所有的觸發都是事件。觸發實例包括邊沿觸發、毛刺信號觸發和數字碼型觸發。
示波器必須使用觸發的原因在于其存儲器的容量有限。例如，Agilent 90000 系列示波器具有 20 億采樣的存儲器深度。但是，即便擁有如此大容量的存儲器，示波器仍需要一些事件來區分哪 20 億個采樣需要顯示給用戶。盡管 20 億的采樣聽起來似乎非常龐大，但這仍不足以確保示波器存儲器能夠捕獲到感興趣的事件。
示波器的存儲器可視為一個傳送帶。無論什么時候進行新的采樣，采樣都會存儲到存儲器中。存儲器存滿時，最舊的采樣就會被刪除，以便保存最新采樣。當觸發事件發生時，示波器就會捕獲足夠的采樣，以將觸發事件存儲在存儲器要求的位置（通常是在中間），然后將這些數據顯示給用戶。
重復采樣模式與單次采樣模式
過去，最常見的示波器運行模式是重復模式。這意味著一旦示波器觸發并將數據顯示給用戶，它將立即開始搜索下一個觸發事件。這就是示波器波形更新如此頻繁的原因。
任何一款示波器要想進行觸發并將數據顯示給用戶，都需要時間來重新準備觸發。這個時間也稱為“掛起時間”。在掛起時間內，示波器不能捕獲任何波形。因此，掛起時間越短，錯失的事件越少。例如，如果有一個毛刺信號恰巧在掛起時間內出現，那么它將不能在示波器的顯示屏上顯示。如果這個毛刺信號是一個罕見事件，則用戶可能認為波形中沒有毛刺信號，而事實上它卻是存在的。因此，示波器的掛起時間越短，錯失波形中重要事件的幾率就越低。
表述此概念的另一種方法是“更新速率”，即每秒鐘的波形數量。例如，Agilent 7000 系列示波器具有 100000 波形/秒的更新速率。
單次采樣模式用于查找單一觸發，而不會繼續采集更多波形。因此，當用戶想要查找某個事件，檢查導致該事件的原因和事件發生后所出現的問題時，便可使用單次采樣模式。這種模式對于分析不重復并且每次操作都會發生變化的波形尤其重要。
自動模式與觸發模式
如果沒有發生觸發事件，將會出現什么情況呢？這一個非常好的問題。在這種情況下，屏幕上的波形將不會更新。這不是我們想要的情況，因為用戶可能不知道如何改變觸發來獲得屏幕上的波形。例如，如果探頭滑落，示波器將可能停止觸發。不過，如果屏幕不能更新，信號丟失將很不明顯。
為了解決這個問題，示波器擁有一個稱為“自動（Auto）”觸發的模式。在此模式下，如果在一段時間內無法找到觸發，示波器將自動觸發以更新屏幕。通常，示波器上有一些指示器（例如前面板上的 LED）來指示上一個觸發是真實觸發還是自動觸發。這樣，如果用戶看到“自動（Auto）”指示器，他們就會知道所設置的觸發沒有發生。例如，如果用戶設置的觸發為毛刺信號，他們將會知道示波器沒有檢測出毛刺信號。
然而，當您回顧上一段的內容時就會發現，當自動觸發發生時，它就意味著每次觸發之后，示波器進行重新準備時具有掛起時間。為了完全避免這一時間，示波器應改為“觸發（triggered）”模式。（這在某些示波器中稱為“正常”模式）。在“觸發（triggered）”模式中，除非發現觸發事件，否則示波器將不會進行觸發。因此，如果用戶將觸發模式設置為毛刺信號并且示波器一直沒有進行觸發，那么用戶就可以確信毛刺信號沒有發生（至少示波器能夠檢測出）。
三、示波器死區時間和波形捕獲率對測量結果的影響
發展到今天，傳統的模擬示波器已經漸漸淡出了人們的視野，數字示波器幾乎已經取代模擬示波器成為硬件工程師手中電路調試的最常用的一種儀器設備了。你是否覺得示波器提供給了被測信號的所有信息呢？事實上，示波器在大部分時間都處在一個無法檢測信號的無信號狀態，通常把這段丟失信號的時間稱為死區時間。
什么是死區時間
要想了解死區時間的來源，需要先對數字示波器的結構有一個基本的了解。數字示波器的典型組成框圖如圖1、圖2所示。
圖1：傳統數字示波器組成框圖。
圖2：R&S公司RTO系列示波器組成框圖。
被測信號通過輸入通道進入示波器，并通過垂直系統中的衰減器和放大器加以調節。模數轉換器（ADC）按照固定的時間間隔對信號進行采樣，并將各個信號振幅轉換成離散的數字值，稱為“樣本點”。采集模塊隨后則執行處理功能，例如樣本抽取，默認一般都為采樣模式。輸出數據作為樣本點（samples）存儲在采集存儲器中。存儲的樣點數目用戶可以通過記錄長度進行設置。
根據用戶的需求，還可以對這些樣本點進一步后處理。后處理任務包括算數功能（例如求平均值）、數學運算（例如FIR濾波）、自動測量（例如上升時間或下降時間）以及分析功能（例如直方圖或模板測試）。其他后處理例如還包括協議解碼、抖動分析和矢量信號分析等等。
對于數字示波器而言，基本上對波形樣本執行的處理步驟沒有任何限制。這些后處理功能或者使用軟件通過該儀器的主處理程序執行，或者使用專用的ASIC或FPGA硬件執行，具體取決于示波器的結構。最終結果隨后通過示波器的顯示屏呈現給用戶。
從圖1和圖2中可以看到R&S RTO系列示波器和傳統數字示波器的在信號處理過程上的區別，它使用了專門獨立開發的ASIC芯片RTC和FPGA來實現波形樣本的后處理，如通道校準、樣本抽取、數字濾波、math、直方圖測量、模板測試以及FFT、自動測量、協議解碼等等，大大降低了主處理器的工作負荷，同時在RTO芯片中用數字觸發取代了模擬觸發電路，消除了模擬觸發電路帶來的觸發抖動，傳統的中高端示波器為了減小這部分抖動，需要大量的DSP后處理。硬件結構上的創新，極大的縮短了RTO示波器波形樣本后處理所耗費的時間。
示波器從信號采樣捕獲到波形樣本的處理顯示這一周期，稱為捕獲周期，在前一個捕獲周期結束后，示波器才能夠捕獲下一個新波形。所以，數字示波器將捕獲周期的大部分時間都用于對波形樣本的后處理上，在這一處理過程中，示波器就處于無信號狀態，無法繼續監測被測信號。從根本上來說，死區時間就是數字示波器對波形樣本后處理所需要的時間。
死區時間和捕獲周期及波形捕獲率關系
圖3顯示了一個波形捕獲周期的示意圖。捕獲周期由有效捕獲時間和死區時間周期組成。在有效捕獲時間內，示波器按照用戶設定波形樣本數進行捕獲，并將其寫入采集存儲器中。捕獲的死區時間包含固定時間和可變時間兩部分。固定時間具體取決于各個儀器的架構本身。可變時間則取決于處理所需的時間，它與設定的捕獲樣本數（記錄長度）、水平刻度、采樣率以及所選后處理功能（例如，插值、數學函數、測量和分析）多少都有直接關系。死區時間和捕獲周期之比死區時間比也是示波器的一個重要特性，捕獲周期的倒數就是波形捕獲率。
圖3：數字示波器的一個捕獲周期。
例如，如果有效捕獲時間是100ns（樣本數為1k，采樣率為10G），而死區時間是10ms，那么整個捕獲周期所用的時間是10.0001ms。由此得到的死區時間比是99.999%，而波形捕獲率是每秒不到100個波形。目前市場上大部分示波器在常規測量模式下面的波形捕獲率都在幾百次的量級，R&S公司最新的RTO系列示波器在同等條件下可以實現最高1，000，000次的波形捕獲率，死區時間比可以降低到90%一下，遠遠要高出其他示波器。有些帶寬≤1G的示波器在其最高采樣率下，可以達到50，000次/秒的波形捕獲率，其死區時間比也高達99.5%以上。
死區時間和波形捕獲率對測量結果的影響
很多工程師在硬件調試過程中可能遇會到過這樣的情形：在調試的后期階段，電路板主要器件的焊接基本完成，在進行功能驗證過程中，發現系統一運行沒多久就會出故障，但是通過示波器查看關鍵的時鐘和使能信號都“沒有問題”，最終將故障原因定為在軟件原因，然后逐行檢查代碼，進行軟件優化。現在已經對示波器的死區時間已經有了清晰的認識，對于上面的情形還有一種可能就是示波器漏掉了導致系統故障的偶發信號，圖4可以很形象的說明這一問題：
圖4：示波器死區時間導致丟失關鍵偶發信號。
由于示波器死區時間的存在，導致示波器可能漏掉關鍵的異常信號，而給用戶顯示一個帶有欺騙性的結果，最終誤導用戶的判斷，會大大延長調試時間，降低調試效率。
根據公式1，如果波形捕獲時間（即，樣本數×分辨率，或10×水平刻度）、波形捕獲率和信號事件發生速率（例如脈沖干擾的重復速率）均已確定，那么增加測量時間，會加大捕獲并顯示信號事件的概率：
公式 1：
P：捕獲偶發重復信號事件的概率［單位是%］
GlitchRate：信號故障頻率（例如，重復脈沖干擾）［單位是1/s］
T：有效捕獲時間或波形顯示時間（記錄長度/采樣速率，或記錄長度×分辨率，或10×時間量程/格）［單位是s］
AcqRate：波形捕獲率［單位是wfms/s］
Tmeasure：測量時間［單位是s］
如果知道概率，對公式1進行變換，可以計算捕獲該偶發信號所需時間：
公式2：
假定某個信號帶一個有每秒重復10次的異常。該信號本身以數據形式顯示在示波器上，所采用的水平刻度為10ns/div。如果所用顯示屏有10個水平格，則可以計算100ns的有效捕獲時間。為了確保捕獲所需信號事件的置信度較高，需要使用99.9%的概率。現在，所需的測試時間取決于示波器的波形捕獲率。下表統計了幾種不同的波形捕獲率所對應的所需測試時間。
表1：在概率為99.9%（T=100ns，GlitchRate=10/s）的條件下，捕獲重復異常信號所需時間。
雖然R&S的RTO系列示波器在該條件下的死區時間比還有接近90%左右，但是相比于其他死去時間比在99.5%以上的示波器，其發現偶發異常信號能力確是成數量級的上升，可以幫助工程師極大的提高調試效率。試問：有幾位工程師在檢查每一個信號時可以在示波器上看超過7秒鐘時間呢？
前面也提到，波形捕獲率和水平刻度、記錄長度、采樣率的設置都有關系，在實際測量中，如何根據實際的被測信號在這些參數設置中找到一個平衡點，以最高的捕獲概率查看波形，提高調試效率，這是工程師在數字示波器使用過程中需要考慮的問題，這一部分會在以后文章中專門討論。
四、簡述兩種示波器測量眼圖的差別
簡述兩種示波器測量眼圖的差別
中心議題：
力科示波器進行眼圖測量
新舊兩款軟件包使用方法不同
力科示波器捕獲了50MS的數據，并一次性地對所有這些數據進行眼圖測量，得到了18.73449M個比特位（UI）的眼圖。如下圖所示。
XXK的示波器捕獲了574996個比特位（UI），但一次只能對這些UI中的8000個UI做眼圖測量。如下圖顯示了“UIs:8000:574996，Total:8000:574966 ”。 如何才能對捕獲到的所有的數據做眼圖呢？ 這是個問題。
如果您在使用的是XXK的老軟件包RT-EYE，那么您需要在C：\下的某個文件夾中找到某個tdsrt-eye文件進行手工修改，去掉這個限制，但在去掉之后如果您捕獲數據超過5Mpts會容易死機。 如果您是在用XXK示波器新的DPOJET軟件包，那么需要在”Analyze”菜單下的“Perferences setup”子菜單的又一個子菜單“Measurement”的的某個子選項中找到設置。 不是XXK示波器發燒友似乎是找不到的呵！
工商網監
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