在實際開發中，一定會遇到紋波、噪聲、過沖、回溝。這四個問題經常出現在兩種環境中：信號線和電源線。這里我們主要討論在電源線即電源模塊中的紋波、噪聲、過沖、回溝。
1.什么是紋波？
1.1 紋波的產生
百度百科中介紹："紋波是由於直流穩定電源的電壓波動而造成的一種現象，因為直流穩定電源一般是由交流電源經整流穩壓、濾波等環節而形成的，由於濾波不徹底，就會有剩余的交流成分，這就不可避免地在直流穩定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩定量上的交流分量就稱之為紋波。紋波的成分較為復雜，它的形態一般為頻率高於工頻的類似正弦波的諧波，另一種則是寬度很窄的脈沖波。"，一般我們看到的紋波的形式如下圖所示，一般我們會認為是有點像鋸齒波。
https://wenku.baidu.com/view/5efc6a53f01dc281e53af02d.html
由此我們知道，開關電源輸出的不是純正的直流電壓，里面有些交流成分，這就是紋波和噪聲造成的。紋波是輸出直流電壓的波動，與開關電源的開關動作有關。每一個開、關過程，電能從輸入端被"泵到"輸出端，形成一個充電和放電的過程，從而造成輸出電壓的波動，波動頻率與開關的頻率相同。紋波電壓是紋波的波峰與波谷之間的峰峰值，其大小與開關電源的輸入電容和輸出電容的容量及品質有關。
1.2紋波的表示方法及及其危害
表示方法：
可以用有效值或者峰值來表示，或者使用絕對量、相對量來表示。一般情況下，公司會使用峰峰值，也就是壓差（波峰波谷相減）的絕對值來表示，同時會比較相對量是否滿足標准要求。
單位：mV
舉個例子來說明下：
假如我們使用DC/DC輸出3.3V的電，使用示波器有源探棒，調節端口為DC耦合（如果是無源探棒，則使用AC耦合，並調節偏置為3.3V），測試得到的紋波結果為±25mV（無源探棒測試結果對應為3.3V±25mV），那么我們可以說此DC/DC輸出的紋波為50mV，這個是絕對量，而相對量即紋波系數 = 紋波電壓/輸出電壓 = 50mV/3.3V=1.51%。
紋波的危害：
容易在電器上產生諧波，而諧波會產生更多的危害；
降低了電源的效率；
較強的紋波或造成浪涌電壓或電流的產生，導致燒毀用電器件；
會干擾數字電路的邏輯關系，影響正常工作；
會帶來噪音干擾，使得圖像設備、音響設備不能正常工作。
1.3紋波分類及其抑制方法
首先需要說明的是不管是哪種紋波，減小紋波最有效的方法一般有四種：
1）輸出用π型電路濾波，LC濾波；
2）增大電容；
對於輸出電容，使用鋁電解電容以達到大容量的目的。但是電解電容在抑制高頻噪聲方面效果不是很好，而且ESR也比較大，所以會在它旁邊並聯一個陶瓷電容，來彌補鋁電解電容的不足。同時，開關電源工作時，輸入端的電壓Vin不變，但是電流是隨開關變化的。這時輸入電源不會很好地提供電流，通常在靠近電流輸入端(以BucK型為例，是SWITcH附近)，並聯電容來提供電流。
3）增大電感；
電感的選取，一般還要考慮到電感的額定電流大小。一般情況下在電路設計階段需要選擇比額定電感要大的電感。
4）合理布線。
需要說明的是，在實際調試過程中，要多方面嘗試，因為有時單獨增加電容和電感，效果並不理想！！！
輸出紋波從頻譜上分主要由低頻紋波、開關頻率紋波和高頻紋波三個方面組成。
開關電源的輸出紋波噪聲主要來源於五個方面：低頻紋波、高頻紋波、寄生參數引起的共模紋波噪聲、功率器件開關過程中產生的超高頻諧振噪聲、閉環調節控制引起的紋波噪聲。
1）低頻紋波：
低頻紋波與輸出電路的濾波電容容量相關。電容的容量不可能無限制地增加，導致輸出低頻紋波的殘留。低頻紋波是輸入整流紋波通過DC/DC變換器傳遞到輸出的，它的大小取決於整流濾波電容器的電容量和反饋調節回路的調節器性能。
交流紋波經DC/DC變換器衰減后，在開關電源輸出端表現為低頻噪聲，其大小由DC/DC變換器的變比和控制系統的增益決定。
低頻紋波抑制的幾種常用的方法：
加大輸出低頻濾波的電感、電容參數；
電容上的紋波有兩個成分，一個是充放電時的電壓升降量，一個是電流進出電容時ESR上的電壓降量。
通過輸出紋波與輸出電容的關系式：
Vripple=Imax/（Co * f）
可以看出加大輸出電容值可以減小紋波。或者考慮采用並聯的方式減小ESR值，或者使用LOW ESR的電容。
2.采用前饋控制方法，降低低頻紋波分量
其目的是加速系統的響應速度，改善系統的調節品質。
2）高頻紋波：
高頻紋波噪聲來源於高頻功率開關變換電路。通過功率器件對輸入直流電壓進行高頻開關變換后整流濾波再實現穩壓輸出的，在其輸出端含有與開關工作頻率相同頻率的高頻紋波，其對外電路的影響大小主要和開關電源的變換頻率、輸出濾波器的結構和參數有關；
設計中盡量提高功率變換器的工作頻率，可以減少對高頻開關濾波的濾波要求。
高頻紋波抑制常用的方法有以下幾種：
提高開關電源工作頻率，以提高高頻紋波頻率，其紋波電流△I可由下式算出：
可以看出，增加L值或者提高開關頻率可以減小電感內的電流波動。
2.加大輸出高頻濾波器，可以抑制輸出高頻紋波
3.采用多級濾波：一般濾波多采用C型、LC型、CLC型，為了更好的抑制紋波，可以采用增加多一級LC濾波。
3）共模紋波噪聲：
由於功率器件與散熱器底板和變壓器原、副邊之間存在寄生電容，導線存在寄生電感，因此當矩形波電壓作用於功率器件時，開關電源的輸出端因此會產生共模紋波噪聲。
減小與控制功率器件、變壓器與機殼地之間的寄生電容，並在輸出側加共模抑制電感及電容，可減小輸出的共模紋波噪聲。
4）超高頻諧振噪聲：
超高頻諧振噪聲主要來源於高頻整流二極管反向恢復時二極管結電容、功率器件開關時功率器件結電容與線路寄生電感的諧振，頻率一般為1～10MHz。
通過選用軟恢復特性二極管、結電容小的開關管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。
5）閉環調節控制引起的噪聲：
這個可以聯系在電阻章節講到的為什么DC/DC輸出反饋分壓電阻為什么是1%精度，這一塊也涉及到噪聲的產生。
在開關直流電源中，往往因調節器參數選擇不適當會引起輸出紋波的增大，這部分紋波可通過以下方法進行抑制。
a、在調節器輸出增加對地的補償網絡，調節器的補償可抑制調節器自激引起的紋波增大。
b、合理選擇閉環調節器的開環放大倍數和閉環調節器的參數，開環放大倍數過大有時會引起調節器的振盪或自激，使輸出紋彼含量增加，過小的開環放大倍數使輸出電壓穩定性變差及紋波含量增加，所以調節器的開環放大倍數及閉環調節器的參數要合理選取，調試中要根據負載狀況進行調節。
c、在反饋通道中不增加純滯后濾波環節，使延時滯后降到最小，以增加閉環調節的快速性和及時性，對抑制輸出電壓紋波是有益的。
開關電源的PCB設計非常重要，PCB分布參數會導致調整誤差或濾波效率變差，嚴重時甚至可能導致自激（一般在特定的負載下發生）。原則是取樣回路和濾波回路要盡量貼近開關電源IC，PCB走線不可太長、太細。
2.什么是噪聲？
2.1噪聲的產生
噪聲的產生原因有兩種，一種是開關電源自身產生的；另一種是外界電磁場的干擾（EMI），它能通過輻射進入開關電源。
SWITCH一般選用雙極性晶體管或者MOSFET，不管是哪種，在其導通和截止的時候，都會有一個上升時間和下降時間。這時候在電路中就會出現一個與SWITCH上升下降時間的頻率相同或者奇數倍頻的噪聲，一般為幾十MHz。同樣二極管D在反向恢復瞬間，其等效電路為電阻電容和電感的串聯，會引起諧振，產生的噪聲頻率也為幾十MHz。這兩種噪聲一般叫做高頻噪聲，幅值通常要比紋波大得多。噪聲脈沖串的頻率比開關頻率高得多，噪聲電壓是其峰峰值。噪聲電壓的振幅很大程度上與開關電源的拓撲、電路中的寄生狀態及PCB的設計有關。
2.2噪聲與紋波的區別
在工程上，在對電源進行測試時，一般並不刻意地把紋波和噪聲分開，測量的是紋波和噪聲兩者的合成干擾，用峰峰值表示。上述紋波的分類其實已經包含了噪聲。
一般情況下，在測試過程中，我們測試DC/DC電源的輸出為紋波測試，最遠端芯片IC電源管腳的接收端為噪聲測試。
3.紋波噪聲測試標准及測試方法？
測試報告，在百度上隨便搜索一個來看看，https://wenku.baidu.com/view/ab3dd79cd5bbfd0a7856735f.html。
測試方法，請參考這個文檔---如何使用示波器測試紋波噪聲：http://www.elecfans.com/instrument/413406.html。這里在我們實際測試時能夠控制的三點進行簡單說明：
1）紋波和噪聲是兩種不同的概念，在對電源進行測試時，一般並不刻意的去把他們分開，我們關注的是接受供電的電路、儀器、儀表是否會收到影響，所以我們測量的是紋波和噪聲兩者的合成干擾，用峰峰值（Vp-p）表示。
2）測試帶寬的選擇，帶寬越大測試越准確，這種認為是不正確的。輸出紋波的頻率和電源的開關頻率相同，而開關頻率目前一般從幾十KHZ 到幾MHZ，另外由開關器件所造成的干擾也小於20MHZ，帶寬限制在20MHZ，也是避免外界的高頻噪聲影響紋波的測試。
3）避免儀器設備引起測試誤差----在實際測試時，地線夾通常會以環形出現，所以很容易接收到空間輻射。測試端子和地線夾構成的環路就像天線一樣在工作，地線環的面積越大，開關過程中獲取的噪聲就越大，影響到紋波的正確測試。為減小地線夾過長所造成的影響，探頭應該直接靠在輸出管腳兩端，這樣信號和地相連處的地線環面積就很小了，即為靠測法。
4.什么是過沖、下沖、振鈴？
什么是過沖(overshoot)：過沖就是第一個峰值或谷值超過設定電壓——對於上升沿是指最高電壓而對於下降沿是指最低電壓。
什么是下沖(undershoot)：下沖是指下一個谷值或峰值。過分的過沖能夠引起保護二極管工作，導致過早地失效。過分的下沖能夠引起假的時鍾或數據錯誤(誤作)。
什么是振鈴（ringing）：過沖非常相關的是振鈴，它緊隨過沖發生，信號會跌落到低於穩態值，然后可能會反彈到高於穩態，這個過程可能持續一段時間，直到穩定接近於穩態。振鈴持續的時間也叫做安定時間。振盪(ringing)和環繞振盪(rounding)的現象是反復出現過沖和下沖。
信號的振盪和環繞振盪由線上過度的電感和電容引起，振盪屬於欠阻尼狀態而環繞振盪屬於過阻尼狀態。信號完整性問題通常發生在周期信號中,如時鍾等，振盪和環繞振盪同反射一樣也是由多種因素引起的，振盪可以通過適當的端接予以減小，但是不可能完全消除。
振鈴現象產生的原因：
信號傳輸過程中感受到阻抗的變化，就會發生信號的反射。這個信號可能是驅動端發出的信號，也可能是遠端反射回來的反射信號。根據反射系數的公式，當信號感受到阻抗變小，就會發生負反射，反射的負電壓會使信號產生下沖。信號在驅動端和遠端負載之間多次反射，其結果就是信號振鈴。大多數芯片的輸出阻抗都很低，如果輸出阻抗小於PCB走線的特性阻抗，那么在沒有源端端接的情況下，必然產生信號振鈴。https://wenku.baidu.com/view/806844552f60ddccda38a0aa.html。
http://www.elecfans.com/article/83/116/2016/20161219460361.html。
在圖一中，藍，紅，綠三條曲線分別為欠阻尼（<1），臨界阻尼（=1），過阻尼（>1）時，對應的階躍波形。
反射電壓在A點和B點之間來回反彈，而引起B點電壓不穩定。觀察B點電壓：5.5V->1.84V->4.28V->……，可見B點電壓會有上下波動，這就是信號振鈴。下圖為B點電壓隨反射次數的變化示意圖。
5.什么是回溝？
上電過程電源不是線性增加，而會出現電壓降低的現象，如圖所示，稱為上電回溝。
這個問題覺得應該分兩種情況分析:
1）高速電路上信號線的回鈎：反射，串擾，負載瞬變。。。。
2） 電源電路上的回鈎：和上電時序有一定關系。。。。
下面我們分析一下產生回溝的原因：
上電時序：線性上電時，后端的電突然起來導致有回溝。
芯片自身的電壓倒灌。上電回溝的問題，如果你認為你的上電時序設計的沒問題，那么還要考察一下芯片自己的問題，打個比方，芯片有3.3V和1.5V的輸入，1.5V先上電，3.3V后上電，現象是 3.3V有回溝，如果芯片自身的問題，則1.5V上電后，對3.3V有一定的倒灌，這樣3.3V在沒給電之前有一個台階，是否在這個台階上繼續上升到3.3V，還是跌落一些，然后 再到3.3V，這個要看3.3V電源的輸出MOS管在工作的時候，是先上管開，還是下管開，如果是先下管開，相對於對地放電，這個時候，3.3V就有回溝了。
電源負載突然增加或者變動。芯片啟動過程中，負載啟動大量電流消耗造成的
解決方法：
保證上電順序，可以在DC/DC的EN管腳加上RC延時電路。
電源芯片的輸出端加電容，用於儲能蓄電。
6.解決上述問題思想
1）解決問題的時候要看下毛刺的頻率。對於紋波噪聲這種東西其實最能夠看明白的是在頻域，但實際開發過程中，示波器看到的是時域信號。，然后根據電容表進行適當選取電容的容值。
2）先看輸入，再看輸出。首先要保證輸入是符合規范，再看下輸出是什么情況。
3）上電時序也很關鍵。不管電源是什么問題，盡量都看下上電時序，輸入輸出的上電時序。
4）負載絕對是影響電源質量的關鍵因素之一。容性負載和感性負載的電源信號質量不一樣的。
5）解決電源問題的三大法寶：電容、電感、延時。一般都是加大。
轉自：https://blog.csdn.net/wangdapao12138/article/details/79251961?spm=1001.2101.3001.6650.2&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7ERate-2.pc_relevant_antiscanv2&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7ERate-2.pc_relevant_antiscanv2&utm_relevant_index=5