高精度超低纹波测试装置和测试方法与流程

本发明涉及电源纹波测试，尤其涉及一种高精度超低纹波测试装置。

背景技术：

1、目前对于高压电源的纹波检测，基本检测方法是采用高压高精度电阻分压方式，电阻分压存在多个电阻分压且损耗大，低频不容易检测。在某些特殊的应用领域，如压电伺服控制应用中，压电陶瓷驱动电源的纹波峰峰值通常要求小于5mv，甚至更低，尤其是在光刻设备等高精度设备压电伺服控制中，其输出电压纹波峰峰值要求小于50uv。在常规实验室环境中，示波器的环境噪声通常在10mv左右，实验室的环境噪声直接覆盖电源输出的纹波，对于电源输出纹波小于1mv的测试场景，现有的纹波测试技术无法针对超低纹波进行测试。

技术实现思路

1、本发明提供一种高精度超低纹波测试装置和测试方法，以解决现有纹波测试技术无法针对超低纹波进行测试的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明的第一方面，提供了一种高精度超低纹波测试装置，所述测试装置包括第一隔直通交单元、运算放大器、反馈电路和测试设备；

4、所述第一隔直通交单元的输出端连接所述运算放大器的同相输入端，所述第一隔直通交单元的输入端用于连接超低纹波的电源输出，所述运算放大器的输出端连接所述测试设备的检测探头；

5、所述反馈电路由所述运算放大器的输出端串联第一电阻后连接至所述运算放大器的反相输入端，所述第一电阻串联第二电阻后接地。

6、本发明的测试装置主要由隔直通交单元、运算放大器、反馈电路和测试设备组成，超低纹波电源输出首先经过第一隔直通交单元，把电源输出的直流分量滤除，保留其交流分量，得到需要测试的电源纹波交流分量，反馈电路为运算放大器提供增益，纹波交流分量经过运算放大器放大交流分量后再通过测试设备进行纹波测试，使得纹波交流分量不受环境噪声的干扰，根据测试设备的测试结果和运算放大器的增益反推得到电源纹波，从而本发明的测试装置能够对超低纹波进行测试。

7、在一种实施方式中，所述第一电阻和所述第二电阻之间串联第二隔直通交单元，所述第二隔直通交单元和所述第二电阻的连接线串联第三电阻后连接至所述运算放大器的正相输入端。

8、在一种实施方式中，所述第一隔直通交单元为电容器。

9、在一种实施方式中，所述运算放大器为高精度运算放大器。

10、在一种实施方式中，所述测试设备的检测探头包括正极检测探头和负极检测探头，所述运算放大器的输出端连接所述测试设备的正极检测探头，所述测试设备的负极检测探头接地。

11、在一种实施方式中，所述测试设备为示波器，所述检测探头为低压探头。

12、在一种实施方式中，所述第一电阻的电阻值远大于所述第二电阻的电阻值。

13、在一种实施方式中，所述运算放大器的增益为：

14、

15、其中，r1为所述第一电阻的电阻值，r2为所述第二电阻的电阻值，au为所述运算放大器的增益。

16、在一种实施方式中，所述运算放大器的增益为100。

17、本发明的第二方面，提供一种高精度超低纹波测量方法，所述测量方法包括：

18、搭建上述本发明任一实施例所述的高精度超低纹波测试装置，配置所述测量装置中的第一电阻和第二电阻的电阻值，得到运算放大器的增益；

19、将所述测试装置中第一隔直通交单元的输入端连接超低纹波的电源输出，用于测量超低纹波；

20、根据所述测试装置中测试探头的测量值和所述运算放大器的增益得到所述超低纹波的峰峰值：其中，vpp(out)为所述测试探头的测量值，au为所述运算放大器的增益，vpp(in)为所述超低纹波的峰峰值。

21、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明的测试装置由隔直通交单元、运算放大器、反馈电路和测试设备组成，超低纹波电源输出先经过第一隔直通交单元保留其交流成分，然后经过运算放大器放大交流分量后再进行纹波测试，使得纹波交流分量不受环境噪声的干扰，从而本发明的测试装置能够对超低纹波进行测试。

22、第二隔直通交单元串联在反馈环路中，起隔直通交的作用，同时增大交流同向放大电路的输入阻抗，保证放大电路增益的精度，从而提高测试结果的准确性。

23、本发明的测试装置适用于超低纹波测试场合，具有电路简单、制作成本低、测量精度高等优点。且根据运算放大器增益和测量结果能快速得到纹波峰峰值，测试方法简单，测试效率高。

技术特征：

1.一种高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述测试装置包括第一隔直通交单元、运算放大器、反馈电路和测试设备；

2.根据权利要求1所述的高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻之间串联第二隔直通交单元，所述第二隔直通交单元和所述第二电阻的连接线串联第三电阻后连接至所述运算放大器的正相输入端。

3.根据权利要求1所述的高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述第一隔直通交单元为电容器。

4.根据权利要求1所述的高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述运算放大器为高精度运算放大器。

5.根据权利要求1所述的高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述测试设备的检测探头包括正极检测探头和负极检测探头，所述测试设备的正极检测探头连接所述运算放大器的输出端，所述测试设备的负极检测探头接地。

6.根据权利要求5所述的高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述测试设备为示波器，所述检测探头为低压探头。

7.根据权利要求1所述的高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述第一电阻的电阻值远大于所述第二电阻的电阻值。

8.根据权利要求1所述的高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述运算放大器的增益为：

9.根据权利要求1所述的高精度超低纹波测试装置，其特征在于，所述运算放大器的增益为100。

10.一种高精度超低纹波测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：

技术总结
本发明公开了一种高精度超低纹波测试装置和测试方法，涉及电源纹波测试技术领域。本发明的测量装置主要由隔直通交单元、运算放大器、反馈电路和测试设备组成。通过隔直通交单元将超低纹波电源输出的直流分量滤除得到需要测试的电源纹波交流分量，该纹波交流分量经过运算放大器放大后连接测试设备的检测探头进行测试，使得纹波交流分量不受环境噪声的干扰，根据测试设备的测试结果和运算放大器的增益反推得到电源纹波，从而能够对超低纹波进行测试。并且本发明的测试装置具有电路简单、制作成本低的优点。

技术研发人员：杨明生,许堂明,曾凌,鲁国林,曾卓,冯德顺,阙隆树
受保护的技术使用者：重庆两江卫星移动通信有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24