利用Pico5444D便携示波器发现 定位和分析干扰信号

         图1 PicoScope 5444D 电源测试连接实物图                       图2 PicoScope 5444D 电源测试连接示意图

 图4 PicoScope5444D采集监控1.0V电源                       图5 PicoScope5444D采集监控1.0V电源（使用模板限定测试功能，图4的局部放大图）

经历一段时间的监控后，示波器监测到了两个相似的触碰模板的异常，如图6所示，因为该异常事件是过了很久才出现，推测可能来自于临近电路或者电子设备的突然开启可能导致的干扰。

图6PicoScope 5444D示波器在电源监控过程中捕获到的异常脉冲

因为该异常事件是过了很久才出现，推测可能来自于临近电路或者电子设备的突然开启可能导致的干扰。而这样的干扰可能来自于空间辐射干扰也可能来自于传导干扰。为了查找源头，我们关闭模板限定测试模式，查看当前信号的情况，尤其是是否存在一些有规律的频谱分量，于是我们打开PicoScope 6软件的频谱采集模式，对当前状态下的1.0V电源信号做FFT频谱分析，分析结果如下图7所示，示波器设置为DC耦合，+/-2V量程范围，我们看到频谱中有些明显的350KHz左右的频谱分量，而且还存在该频率的二倍频、三倍频等分量，虽然幅度不高，但这个信息给了我们很重要的线索。根据经验，几百KHz的干扰信号一般来自于开关电源。首先，我们要先排除那些一直运行的电路板或者电子设备，而重点关注查找那些在测试过程中新开启的设备，因为开关电源在开启的瞬间产生的干扰一般会具有更大的幅度。逐一切断新接入的电子设备的电源，我们发现当被测设备附近的一台台灯的电源断开后，1.0V电源的频谱出现了变化，如下图8所示，350KHz左右的噪声消失了。

                             图7 干扰源存在时的电源频谱

                               图8 干扰源关闭时的电源频谱

至此，基本可以推断电源监控过程中的偶发干扰来自于台灯内的开关电源，在其加电开启的瞬间产生了较大幅度的干扰。基于此分析，再次采集台灯加电瞬间的电源波形，并用触发的方式捕获可能的较大幅度的干扰信号，我们顺利的反复采集到明显的干扰信号叠加在电源信号上，如图9所示。

                             图9 干扰源电源开启瞬间产生的干扰脉冲

 结论

     干扰无处不在，在电子设备调试、测试过程中需要时刻警惕干扰信号对我们的系统和测试结果的影响。作为工程师，我们需要有一些必备的工具（如示波器）和基本的技巧和经验来发现、定位、分析干扰信号，从而提出对症的解决方案。如下为几点经验总结：1）测试时尽可能的关闭附近的电子设备，或者至少不要切换附近电子设备的状态；2）如果测试时使用的探头连线比较长，也需要注意理顺，避免一圈一圈的重叠环绕在一起从而有利于拾取更多的空间辐射噪声；3）使用质量可靠的插线板，尽量避免测试系统与很多其它电子设备公用一个插线板；4）特别留意整个系统包括测试设备、被测物、其它电子设备的参考地、安全地之间的连接关系和路径，通过合理安排和设计接地、共地、参考地隔离来减少电子设备之间的传导耦合干扰；5）当前的测试设备都已经智能化，有很多优秀的工具能够帮助工程师快速的发现、定位和分析问题，如本文提到的PicoScope示波器中的模板限定测试功能、警报功能、时域和频域分析功能等。其实还有很多高级触发工具，也是查找定位异常问题的利器，多掌握些这样的工具和使用技巧对硬件调试和测试将大有裨益。