如何提高示波器測量準確度?
示波器測量準確度指的是示波器測量出來的波形多大程度上還原了真實波形的特征。我們分三部分看看:
一、水平方向的時間測量
水平測量包括波形頻率、周期、上升和下降時間等參數。為了更準確地恢復波形的時間參數,我們必須首先考慮奈奎斯特采樣定理。因此,在每次測量的過程中,要特別注意隨著時基檔位的增加而降低的實際采樣率。如果需要精確測量高頻信號的周期,采樣率應大于被測信號頻率的2倍。比值越大,理論上采樣點越密集,示波器屏幕上顯示的周期信號越穩定。
其次,要考慮波形泄漏。當信號中偶爾出現異常信號時,我們更希望它出現在示波器采集的過程中。但市面上的數字示波器大多工作在串行模式,無法采集AD轉換數據處理過程中的信號,被稱為“示波器盲區”。在這種情況下,我們盡量通過使用較小的存儲深度來縮短“盲區時間”,以保證異常偶然信號能夠以較高的概率被捕獲。
二、垂直方向的幅度測量
市面上的數字示波器大多采用并行Flash ADC,這種模數轉換芯片的特點在于并行分析采集到的電壓值,提高模數轉換的速度,而且通過增加ADC位數,可以對采集到的電壓進行更精準的比較識別。雖然我們之前在文章中寫過示波器不適合高精度靜態量測量,但是在高頻信號測試中,仍然是“拼”ADC位數的時候—ADC位數越多,ADC垂直分辨率越高。
三、統計學上的多次測量
我們知道任何物理測量都是近似值。測量中存在偶然誤差和系統誤差。為了得到有價值的測量值以供參考,通常的做法是進行多次測量并計算數值。在示波器測量中,比如眼圖測試,很多標準都要求數據積累量為1Mbit。在誤碼率測試中,如果期望被測系統的誤碼率小于10^(-12),那么至少可以測量3 * 10 ^ 12比特,以保證95%以上的置信度。那么對于測量本身來說,如果在單位時間內能夠得到更有意義的測試結果,就意味著結果的可信度越高,也就是“示波器的測量速度”。
如果我們要測量一個周期信號的上升時間,當我們一次通過幾個捕獲的周期來測量每個周期的上升時間,然后取平均值,那么這個測量結果比測量一個周期的上升時間更可靠,收集到的數據得到更大程度的利用。因此,這種多周期測量比單周期上升時間測量“更快”。
比如泰克示波器MDO34、MSO46,甚至是MSO5系,6系,在自動測量中都添加了統計圖功能,這樣充分利用了已采集到的數據,實現更可靠的測量結果。
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