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怎么进步示波器丈量准确度

在示波器测量中出现准确度不够的问题比较常见,特别是在测量微弱小信号、相位噪声、小电压纹波、大电压中的小电压信号等更容易出现明显的误

示波器丈量中呈现精确度不行的问题比较常见,特别是在丈量微微小信号、相位噪声、小电压纹波、大电压中的小电压信号等更简单呈现显着的差错。因而,工程师在丈量前充沛了解影响示波器丈量精确度的要素、把握其运用技巧就显得尤为重要。当然,进步丈量精确度最有用的解决办法是添加ADC位数,美国力科公司(LeCroy)首先推出12位ADC示波器WaveRunner HRO 6Zi系列,使得示波器在丈量精确度方面有了显着的改观。

影响丈量精确度的要素

影响示波器丈量精确度有许多要素,详细又分为笔直量的丈量精确度影响要素和水平量的丈量精确度影响要素。其间笔直量方面,它包含示波器本身的原因,如DC增益差错、体系非线性度、偏置电路差错、频率响应曲线、量化差错;探头及测验环境的原因,如探头的地线影响(地线长短、地环路的方位、形状等)、探头的负载效应在不同频率下的值不安稳、 挨近探头前端的寄生参数、 探头摆放的方位、探头与探头之间的影响。水平量方面,包含采样率、带宽、幅值差错和笔直噪声、孔径差错、触发颤动、插值差错及时基安稳性等。这两个方面的要素又相互影响,不能彻底绝对地分开来考虑。

在以上许多丈量精确度的影响要素中,量化差错的影响是最具决定性的,特别是在丈量微微小电压信号和特大电压信号时。举例来说,在100V/div时测出来的20V信号,实践上不到20mV,所以丈量800V的高压,20V的差错是十分正常的。量化差错是一个差错值,在接连的模仿信号转化为数字信号的离散化过程中,因为没有无限数量的离散化数字电平来重组接连的模仿信号,因而,实践的模仿电压值与对应的数字化电平值之间总会有差错,这个差错值就叫量化差错。量化级数指的是将最大值平等的级数,每一个均值的巨细称为一个量化单位。量化级数越多,量化差错则越小。所以ADC的位数越高,量化差错越小,丈量精度也就越高,这就比方刻度尺的最小刻度越小相同。据力科公司我国区商场司理汪进进介绍,比较传统的8位ADC示波器,12位ADC的台阶数有4,096个,丈量相同电压值的最小“步进”比8位ADC小16倍,因而量化差错小得多。详细来说用12位ADC示波器丈量8V信号,最小可检测到的电压值是1.95mV, 而8位ADC最小只能检测到31.3mV。

进步精确度的运用技巧

正因为上述这些影响丈量精确度的要素,示波器的丈量不可防止存在必定的差错。所以对工程师来讲,一方面需求了解这些影响精确度的要素,才干更好地了解示波器各种参数的目标和丈量成果;另一方面,关于仪器本身固有的、无法消除的影响要素,能够经过正确地操作示波器和运用丈量技巧来减小差错。下面是几个比较有用的进步示波器丈量精确度的准则和技巧。

1. 在现有条件的基础上最小化量化差错,即尽量让丈量波形占满格,充沛运用ADC的规模。

2. 时间警觉采样率,要过采样而不要欠采样。比方丈量波形频率时假如采样率太低会呈现混叠现象,那么丈量的成果便是过错的。

3. 运用丈量核算功用。因为波形的形状是不安稳的,因而示波器每次捕获到的波形丈量成果不相同。运用丈量核算能够发现电路功用最坏的状况和一些间歇性信号的参数值,这是判别要害信号特征是否在标准规模之内的一种好办法。

4. 运用均匀算法和滤波功用。关于周期重复性的信号,安稳触发后运用屡次丈量求均匀值减小信号噪声所带来的差错,均匀算法同样会削弱由示波器模仿前端和探头引进的噪声影响。需求留意的是在做这种丈量时波形要安稳触发,并且存储深度和采样率要满足。

5. 运用FIR滤波器也能减小噪声。不需求捕获屡次的波形进行均匀求值,单次捕获就能够,因而可用于无法安稳触发的非周期重复性波形的丈量状况。

6. 减小探头对丈量精确度的影响,主要是要留意以下几点:1)尽可能地减小探头之间的环路。2)将探头置于适宜的方位(比方要将探头的线缆尽可能地远离辐射源,线缆防止环绕,以防止本身构成环路而拾取更大的空间辐射噪声)。 3)关于差分探头,尽量将探头的正、负线缆耦合到一同,使得正、负线缆遭到平衡的空间辐射,以利于共模噪声的消除。

十二位ADC示波器带来的精确度进步

前面说到进步丈量精确度最有用的解决办法是添加ADC的位数。力科首先推出12位ADC的示波器WaveRunner HRO 6Zi系列,更高ADC位数的示波器在丈量精确度方面有了显着的改观。

第一个改观是能够更精确地丈量一些微微小信号。例如测验ADC输出电压大约10mV微微小信号时 , 12位ADC示波器能够丈量出来,且信噪比到达55dB,全带宽规模内有1mV的灵敏度。如图1能够看出用12位ADC示波器丈量显示出的没有噪声的明晰的信号波形。

第二个改观是运用12位ADC示波器能够更精确地丈量大电压规模中的小电压信号。如图2中方波幅值上的纹波在逐步减小,比较12位和8位示波器扩大后的波形细节能十分直观地了解到12位ADC带来的高分辨率的优势。

第三个改观是能够用来更精确丈量相位噪声。示波器能够经过先在时域丈量出信号的相位颤动,然后经过对相位颤动参数改变趋势的追寻进行FFT剖析和相应的运算转化得到不同频率处的相位噪声。

第四个改观是经过运用示波器对一个单音/多音信号做FFT剖析,能够衡量示波器的动态规模。如图3所示,假如对一个多音信号做FFT剖析,因为高次频率重量的信号能量起伏会越来越低,运用12位ADC的示波器可丈量到8次频率重量的信号,而8位ADC的示波器因为动态规模较小则无法做到。

电源职业一般需求一起丈量电压和电流,并且丈量MOSFET开关管电压信号的改变规模达几百伏乃至上千伏,因而在大电压规模内小信号的丈量正是12位ADC示波器的使用价值地点。别的,一些重要的信号特征如过冲和下冲、振动等只能用12位ADC示波器才干精确地捕获,小电压的电源纹波也只能用它才干精确地丈量,更高精度的示波器核算电源功率损耗也更精确。 因而,电压丈量职业是12位ADC示波器的重要使用领域。此外,12位ADC示波器在医疗电子仪器职业、传感器职业、射频职业也有宽广的使用领域。

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