泰克示波器應對方案-如何處理示波器噪聲？

　　噪音是一個無處不在的普遍問題。幾乎處理電路中的每個人都必須花費一定的時間來處理噪聲，要么找到噪聲源來修復它，要么降低噪聲對測量的影響。那么要如何處理示波器噪聲?

　　噪聲可能來源，包括設計的內部或外部來源，噪聲會阻擋目標信號。您可能在測量低電壓(mV)信號時遇到困難，例如雷達傳輸或心臟監護儀。噪聲將使您難以找到信號的實際電壓，這可能會增加抖動，并使定時測量變得困難。你可能需要一個干凈無聲的軌道，專注于設計中預期的信號。干凈的軌道可用于報告和文件，清楚地顯示設計操作。

　　您的示波器提供了相應的功能和工具來幫助您處理示波器噪聲。本應用指南將回顧測量過程中降低噪聲的常用示波器功能，包括僅在Tektronix MSO2000和DPO2000系列示波器上提供的創新工具。使用FilterVuTM的可變低通濾波器，您可以從信號中濾除不需要的噪聲，同時仍然達到示波器的全帶寬，并捕捉意外的毛刺，以便您可以專注于目標信號，而不會錯過關鍵的高頻事件。

　　用示波器測量噪聲信號。

　　1.需要穩定的觸發。

　　在分析信號之前，你需要一個穩定的顯示器。如果信號有噪聲，穩定的顯示可能是一個問題，這使得難以創建穩定的觸發。大多數示波器都有多種功能來幫助你解決這個問題。

　　通常，創建穩定觸發di的第一步是測試哪個觸發耦合模式有效。許多Tektronix示波器提供高頻(HF)抑制、低頻(LF)抑制和噪聲抑制觸發耦合選項，每個選項都可用于為信號創建穩定的觸發。

　　HF Reject在觸發路徑上執行低通濾波，試圖忽略任何高頻不穩定性或噪聲。LF Reject在觸發路徑上執行高通濾波，試圖防止低頻信號產生噪聲。噪聲抑制增加了所需的觸發粘度，以防止隨機噪聲觸發。可能很難預測這些模式將如何影響您的特定信號。必要時逐個嘗試，以保持觸發器穩定。示波器中的大多數觸發系統也提供觸發抑制控制。該控件僅允許在用戶的延時定時器之后觸發。如果信號重復，嘗試調整觸發釋放，忽略一些錯誤的觸發。

　　如果觸發仍然不穩定，大多數示波器提供帶寬限制濾波器，以便信號可以通過低通濾波器。一般低通濾波器只提供幾個頻率設置，通常不低于20MHz。對于許多應用程序，如調試電源問題，此設置可能不夠低。嘗試不同的帶寬設置，直到達到穩定的觸發。

　　2.降低顯示信號的噪聲

　　一旦獲得穩定的觸發，可以在示波器上進一步調整噪聲顯示。有許多工具可以實現這一點:帶寬限制濾波器(如前所述)、平均采集模式、HiRes采集模式和FilterVu低通濾波器，這是泰克MSO/DPO2000系列示波器上提供的新功能。

　　3.帶寬受限濾波

　　帶寬濾波器將示波器的帶寬減小到選定的頻率。也就是說，高于所選頻率的頻率將被衰減或完全從觸發路徑以及采集和顯示路徑中移除。帶寬限制濾波器不僅可以用來保持穩定的觸發，還可以減少示波器上顯示的噪聲量。

　　使用帶寬受限濾波器是降低泰克示波器噪聲的簡單方法之一。如果所有不需要的噪聲頻率都高于固定截止頻率，則特別適合使用帶寬受限濾波器。然而，它也將去除任何可能出現的高速毛刺。示波器提供的帶寬限制設置一般非常有限，標準選項包括250MHz和20MHz。

　　4.平均采集模式

　　平均采集模式進行幾次完整的采集，逐點平均，得到采集中每個采樣點的平均電壓。用戶可以調整包含的平均采集數量。噪聲在集合之間一般是隨機的，有時上升，有時下降。當這些隨機變化在足夠數量的樣本中進行平均時，它們將相互抵消，并在屏幕上產生穩定的信號。要使用平均采集模式，必須重復波形。重復波形或單個事件不能被平均。

　　平均采集模式會減少各種無關信號和隨機噪聲，即使頻率很低。此外，它適用于所有示波器時間/幀設置。

　　因為必須收集多個波形來創建平均波形，所以當輸入信號改變或前面板旋鈕改變時，顯示屏的更新速度可能會很慢。這意味著偶爾的毛刺可能會被遺漏。

　　在某些應用中，平均采集模式優于帶寬受限濾波器，因為示波器的全帶寬可用于捕捉高頻重復事件。

　　降噪:帶寬限制濾波器和平均采集模式

　　默認采集和小電壓正弦波顯示屏。注意，信號的噪聲為30mV。

　　帶寬限制濾波器設置為20 MHz。請注意，噪音量已大大減少。這表明部分噪聲大于20 MHz，但仍有一些頻率較低的噪聲。

　　平均采集模式平均32次。請注意，正弦波非常干凈，幾乎沒有噪聲。可以平均去除所有頻率的隨機噪聲。

　　5.雇傭獲取模式

　　有些示波器包括HiRes采集模式，它類似于平均采集模式，因為它使用平均值來消除噪聲。HiRes對每次采集執行矩形波列平均，對采集的一個波形中的多個相鄰樣本進行平均，并生成平均樣本。這樣會降低高頻噪聲，因為求平均值可以抵消噪聲引起的高速電壓變化。它還降低了采樣率，因為它將多個樣本轉換為一個樣本。因此，HiRes采集模式僅適用于慢速時間/幀設置，在這種情況下，示波器仍有足夠的采樣率來表示被測信號。

　　與平均采集模式不同，HiRes采集模式可用于非重復波形和單次波形。此外，由于只需要采集一個波形，因此在輸入或前面板設置發生變化后，HiRes采集模式可以更快地顯示和更新。組合時間上相鄰的多個樣本也減少了在較低的時間/幀設置下產生錯誤信號的機會。

　　由于雇傭采集模式是一種低通濾波，您可能會錯過信號上的高速毛刺。HiRes采集模式會通過一些高頻噪聲，這可能會模糊信號形狀和邊緣位置。一般來說，它不會指出在雇傭采集模式中刪除了哪些頻率。

　　HiRes采集模式可以減少來自顯示器的一些錯誤信號的頻率;由于HiRes低通濾波器的頻率選擇性較差，仍然可能存在一些錯誤的信號頻率。

　　降噪:平均采集模式和HiRes 采集模式

　　6.DSP濾波器有些示波器提供后處理DSP濾波器。

　　從信號中去除某些頻率的噪聲。可以完全控制濾波頻率。雖然這些過濾器可能是靈活的，但它們通常很慢，只適合于單鏡頭或低更新率顯示。它們可能會在您不知情的情況下過濾掉重要的毛刺或感興趣的異常事件。

　　7.FilterVuTM可變低通濾波

　　泰克MSO/DPO2000系列示波器提供了一個強大的功能——filterutm可變低通濾波，有助于從信號中濾除不需要的噪聲，從而降低示波器噪聲。FilterVu允許您選擇應用于顯示采集的低通濾波器頻率。除了低通濾波軌跡之外，不明顯的背景軌跡可以用于顯示在干凈的濾波波形下的峰值檢測(最小/最大采樣)的原始采集，以防止任何意外的高頻毛刺或高振幅噪聲丟失。

　　通過FilterVu的可變低通濾波器，在干凈的濾波波形下顯示背景軌跡，背景軌跡顯示峰值檢測的原始采集。

　　低通濾波的截止頻率可以通過前面板進行調整，以控制要降低的噪聲量。過濾后的頻率讀數允許檢查信號中存在哪些噪聲頻率，而不必設置麻煩的FFT(快速傅立葉變換)。這種調整甚至可以用于采集的單個波形，以便可以仔細檢測信號。

　　作為采集過程的一部分，FilterVu可以快速更新HiRes采集模式顯示，并具有后處理DSP濾波器的靈活性和控制功能，同時保持背景圖像并顯示高頻毛刺和噪聲幅度。

　　檢測峰值背景軌跡，直到示波器的帶寬捕捉到信號的峰值漂移，即使它是單個波形。這意味著當檢測信號設置為低時間/幀時，任何可以在zui的快速時間/幀設置下捕獲的毛刺仍然可以顯示。

　　FilterVu捕捉開關模式電源的啟動功率。注意屏幕左側的小負尖峰。FilterVu的毛刺捕捉功能顯示了這個尖峰(用紅色圈出)。其他示波器可能會漏掉這個毛刺。

　　噪聲是所有電氣設計和調試工作中的一個挑戰性問題。在上述安泰測試和整理的應用指南中，我們討論了一些用于降低、了解和驗證測量示波器噪聲的工具。Tektronix 2000和DPO2000示波器中的FilterVu低通濾波器增加了一個強大而靈活的工具，并且產生的成本非常低，使您能夠更好地處理設計中的噪聲問題。同時，安泰作為泰克示波器代理商，提供選型、樣機試用、免費技術培訓、售后維修服務等一站式服務。