Auster 隨手亂彈

通過直觀的測量圖展示電源內部的奧秘，也以此告訴大家，電源並不神秘，以前一些人並小電容、加大容量、增加線路的電源抑制能力都是有依據的。
也借此把乾澀的理論轉變成實物試驗過程讓更多人直觀瞭解。

在沒有測試試驗前先看看220V/50HZ市電的波形和電壓情況。
看下圖，測試市電電壓約238V真有效值，測試中這個數值有小幅正常波動：

為了能讓示波器滿屏顯示，示波器最高是每格5V，8格也就是40V的峰峰值電壓，所以無法直接用。
因此通過電阻降壓形試來看波形。
從圖形可以看到，原本應該圓滑的波形，由於諧波成份較高，變得生硬了，說明電網干擾還是比較大的，而且從生硬線條邊緣來看，是以奇次諧波為主的，後面實測情況也證實了這一點。見下圖波形：

介紹一下測試物件。
試驗用了一個E形16V交流輸出的變壓器，加橋式整流，再加一個5400uF的電解電容。

測試線路連接如下圖：

下圖為輸出電壓測量，測得交流16.8V。

由於變壓器輸出的交流電壓峰峰值剛好超過了40V，所以使用了示波器探頭X10檔衰減，見下圖測量：

測得波形跟市電波形差不多，依然帶有大量諧波成份。
接下來實測一下這個波形的諧波組成成份。
見下圖：

為了看得更清楚，把每格解析度調到25HZ

從上圖可清晰看出，交流成分是以50HZ基頻及其奇次諧波為主，一直往上延伸超過11次諧波(550HZ)以上，跟上面的分析波形生硬是以奇次諧波為主的看法一致。

實測波形失真率為2.68%（10KHZ低通濾波），
見下圖測試：

接下來再看看接上橋式整流但沒有接濾波電容時的輸出波形：
下圖是沒接負載時的波形

看上去跟交流差不多，二極體並沒有導通，而應該是二極體結電容耦合過來的信號。
接上一個5K電阻做負載，這時測得交流成份近23V峰峰值，主頻率為100HZ，看波形如下圖：

再來測試一下這個波形主要的頻率成分是什麼：

從上圖看出，主要是以100HZ基頻及其諧波組成，說明二極體開始產生導通作用，諧波是奇偶次並存。不過依然可以看到小量50HZ基頻及其諧波。

下面開始接上電容測量

下圖是接上電容後的空載電壓22.7V：

下圖是空載下的紋波電壓0.2mV：

實測一下空載時的紋波圖形

再打出紋波頻譜來分析一下：

上圖可以看到測量時紋波很小，那僅有的很小紋波是以50HZ基頻及其奇次諧波組成。
說明這部分的紋波是引線感應到了變壓器的漏磁干擾。
而二極體幾乎沒有導通過程，所以也沒看到100HZ基頻及其諧波。因為此時幾乎為空載。

接上93mA負載：

負載下的電壓21.7V：

下圖是負載下的紋波電壓30mV，
電容儲能和濾波作用顯現出來，把二極體導通過程中產生的波形濾除掉了很大一部份，以達到平滑直流的目的。
上面沒接電容時有近23V的峰峰值交流成份。

再來測一下負載時的紋波圖形

測一下紋波頻譜：

從上圖可以看出紋波構成情況是：
主要是由橋式整流產生的100HZ基頻及其諧波組成，並帶有50HZ基頻及諧波疊加而成的複合體波形。

為了更好的瞭解當音頻設備在播放音樂時會不會對電源紋波造成影響，
特意在我的功放中播放一個80HZ的低頻，在功放電源紋波中同樣測得有80HZ的頻率成份，
見下圖：

這說明電源因引線內阻的存在，不可避免的會產生一個與信號相同相位相反的頻率在電源紋波上，如何處理好這個問題，留給我們的思考很多。

小結：

市電交流電源並非想像中的只有單一的50HZ或60HZ頻率，而是以50HZ或60HZ頻率為主並帶有大量諧波成分的多頻率複合體，並且諧波成分以奇次為主。

採用橋式整流方式產生的紋波以100HZ基頻及諧波組成。
同時也發現在帶載條件下濾波電容並沒能完全把這些紋波濾除，而且負載越重，紋波殘留就越多，並不是想像當中加入濾波後就能把紋波去除掉，
電容的濾波效果與容量和負載成正比。

音響系統中的直流電源紋波中還夾雜著與音樂同頻率的信號，同樣必需引起我們的注意。
如何才能盡可能避免這些紋波串入到音頻線路，就現階段而言，有兩大方向。
一方面是通過硬體來降低紋波，比如增大電容容量，用LC或RC等等手段。
另一方面是通過電路設計來抑制電源紋波串入，例如使用恒流源，提高電路電源抑制比，增設穩壓電路等。
顯然，後者的成本要更小。