【测试案例分享】锁定低频噪声，发现交流耦合与直流抑制在测量中的奥秘

作者: 泰克科技 Blair Battye

交流耦合和直流抑制模式的应用

涉及直流电源轨的噪声和/或纹波时，一种非常普遍的做法是，使用交流耦合示波器输入或使用具有直流抑制功能的探头。当直流偏移不足时，用户通常会选择使用交流耦合或直流抑制设置。我们发现，由于关注清洁电源，用户比以往任何时候都更有兴趣了解其电源的电压和噪声特性。

交流耦合和直流抑制探头对比

了解交流耦合和直流抑制模式

本文探讨了交流耦合和直流抑制模式一些可能出人意料或未知的特性，以及这些模式最终如何导致错误的结论。当我们考虑这两种模式的功能时，可以想象将一个电容器串联到示波器的输入端，从而了解这将如何影响低频响应。更常见的是，当我们考虑探头和示波器时，我们会关注高频响应和滚降特性，而忽略低频行为。

请注意，本文所载数字表示实验结果，并不反映实际保证的规格要求。上图比较了几种设置的低频响应并说明了不同之处。

在上图中，为了实用起见，我选择将 1 Hz 作为低频极限，把 100 kHz 作为高频极限，因为在 100 kHz 以上时，所有探头的行为都相似。下表提供了更多详细信息，并显示了使用不同探测/设置时测量的 3dB 带宽。

MSO68B 示波器的功率测量和分析选项 (PWR) 包含 FRA（频率响应分析）工具。使用该工具收集数据，并与 AFG31000 系列任意波形/函数发生器配合使用，执行频率扫描。将数据从示波器应用程序导出到 CSV 文件，然后再导入 Excel 进行绘图和分析。除6 B 系列 MSO 外，4 B 系列 MSO和5 B 系列 MSO示波器也包含 PWR 套件。

根据发布的规格说明书，MSO68B 示波器在交流耦合模式下的滚降频率小于10 Hz，因此测量值 7 Hz 符合规格要求。与使用 TPP1000 相同，低频 3dB 点应小于 1Hz。我没有找到 TPR1000 或 TDP1000 探头符合低频响应规格要求的说明。

最近，我遇到一个应用案例，其中客户期待电源轨噪声小于 5Hz。解决方案中存在许多相互冲突的选择。TPP1000 探头在交流耦合模式下可以处理低频信号，但是 10 倍衰减对于测量的噪声水平有不利影响。1 倍模式下的 P6247 一直是处理电源轨噪声的不错选择，但由于它具有滚降特性且采用传统设计，因此产生的噪声较大，客户无法接受。

直流耦合模式下的 TPR1000 电源轨探头可以很好地满足客户小于 5 Hz 的噪声要求，但选择直流抑制模式（如表 1 所示）可能会产生误导性结果。TPR1000 的一个强大功能是具有较大的 ( +/- 60 V) 偏移范围，因此能够将大范围的直流归零，而无需使用直流抑制。还要记住的是，TPR 探头对信号交流部分的负载方式与其他探头不同。

总结

在许多测量中，特别是在功率和噪声测量应用中，了解测量系统的低频响应非常重要。