导言
一切示波器都有一项不受欢迎的特性：存在于示波器前端和数字化过程中的笔直噪声。丈量体系噪声将下降您的实践信号丈量精度，特别是在丈量低电平信号和噪声时。因为示波器是一种宽带丈量仪器，示波器带宽越宽，大都状况下垂噪声也越高。尽管工程师在购买示波器时会了解示波器的笔直噪声特性，但对这些特性应进行细心的评价，因为它能经几种途径影响信号完整性。笔直噪声会：
1.引进起伏丈量差错
2.引进sin(x)/x波形重建不确认度
3.引进作为输入信号沿压摆率函数的守时差错（颤动）
4.形成可观察到的不良“胖”波形
惋惜并非一切示波器厂家都在技能资料中给出笔直噪声目标/特性。即便有这项目标，它也往往会形成误导，而且是不完整的。本文比较了Agilent、Tektronix和LeCroy所制作500MHz至1GHz带宽规模示波器的笔直噪声特性。此外还叙述了当存在相对高丈量体系噪声（示波器噪声）电平常，怎么对低电平信号进行更准确噪声和搅扰丈量的有用技巧。
什么是噪声，应怎么丈量噪声
随机噪声有时也称白噪声，它在理论上是无界的，并遵守高斯分布。无界意味着因为噪声固有的随机性，您在噪声表征丈量中搜集数据越多，就会得到越高的峰峰偏移。因为这一原因，像笔直噪声和随机颤动这类随机现象就应运用有效值（规范偏差）进行界说和丈量。表1示出四种竞赛500MHz带宽示波器的有效值噪声本底丈量值。每一种示波器都运用50Ω端接，设置为运用各示波器规则的最高采样率，在无信号衔接条件下搜集波形。
也请参看附录A中竞赛1GHz带宽示波器的有效值噪声本底丈量成果。
一般以为示波器的“基线噪声本底”是示波器置于最活络设置（最低V/div）时的噪声电平。但今日市场上的许多示波器在最活络V/div设置时有下降的带宽特性。如前所述，示波器是一种宽带仪器，带宽越高，一般噪声本底也越高。所以在您比较各示波器最活络V/div设置处的基线噪声本底特性时，您或许是在把较低带宽示波器与较高带宽示波器作比较，这不是同类事物的比较。应在各示波器供给全带宽的最活络V/div设置处比较相同带宽的基线噪声本底。
许多示波器的评价者过错地仅测验示波器最活络设置时的基线噪声本底特性，并假定这一噪声起伏适用于一切V/div设置。示波器中实践有两个固有的噪声成分。其一是首要由示波器前端衰减器和扩大器所奉献的固定噪声电平。示波器最活络V/div设置处的基线噪声本底是该噪声成分的很好近似。这一噪声成分家最活络设置时的分配位置，但示波器在不太活络设置（较高V/div）处运用时，这一噪声成分是能够疏忽的。
第二项噪声成份是根据示波器动态量程的相对噪声电平，它由特定V/div设置确认。当示波器置于最活络设置时，能够疏忽这项噪声，它首要影响不太活络的设置。尽管示波器在高V/div设置时，波形并未表现出很大的噪声，但实践噪声起伏或许适当高，您可比较表1中1V/div与10mV/div丈量的噪声电平。AgilentMSO6054A的这一相对有效值噪声成分近似为V/div设置的2%。而Tektronix和LeCroy的500MHz带宽示波器的相对有效值噪声成分则为量程的3%-4%。
在确认了固定噪声成分（近似为基线噪声本底）和相对噪声成分后，您就能运用平方和的平方根公式估量中心V/div设置下的噪声量。从表1中的噪声丈量成果可看到在大大都V/div设置下，AgilentMSO6054A具有总体上最低的噪声特性。
丈量峰峰噪声
尽管运用有效值能得到评价和比较噪声的最好成果，但人们也往往想丈量和比较峰峰噪声。因为究竟示波器屏幕上看到的是峰峰偏移，而且它在实时/非均匀丈量中形成最大的起伏差错。根据这一原因，许多示波器用户更乐意比较和丈量峰峰值噪声。因为随机笔直噪声在理论上是无界的，您有必要首要树立搜集多少数据的判据，然后根据该判据取得峰峰噪声丈量成果。表2示出对四种500MHz示波器搜集1M点数字化数据的峰峰噪声丈量。也请参看附录B对富竞赛价的1GHz带宽示波器的峰峰噪声丈量成果。
留意因TDS3054B（10k点）只要有限的存储器深度，对1M搜集点作峰峰噪声表征丈量是一项十分困难的使命。为在各V/div设置下取得一共1M点的总搜集数据量，仪器要用无限余辉累积约100次搜集。其它被测示波器有较深的搜集存储器，一次搜集就能搜集到1M数据点。
因为一次特定的1M数据点搜集（TDS3054B为一组搜集）有或许发生或高或低的峰峰丈量成果，咱们对每一V/div设置重复10次1M点的峰峰噪声丈量。然后对丈量成果均匀，得到对搜集1M数据点的“典型”峰峰噪声系数。如这张表格所示，Agilent6000系列示波器在全带宽V/div设置下有最低的总峰峰噪声电平（根据1M数据点）。而Tektronix和LeCroy的500MHz带宽示波器在大大都设置处有高得多的峰峰噪声电平。
尽管把各种示波器设置于相同的时刻/格，然后用无限余辉形式在所设置的时刻量，例如10秒内搜集数据是很诱人的，但您应留意峰峰噪声测验并不能运用这种更为直观的办法。不仅是存储器深度显着不同，更新率也存在着明显差异。例如若您从默认设置条件开端，然后将TektronixTDS5054B和AgilentMSO6054A设置为20ns/div，Tektronix示波器将以约30波形/秒的速率搜集和更新波形。因为选用MegaZoomIII技能的Agilent6000系列有极快的波形更新率，它将以约100,000波形/秒的速率更新波形。这意谓着假如您搜集10秒的无限余辉波形，Agilent示波器搜集的峰峰噪声丈量数据要多约3000倍。如前所述，因为随机笔直噪声的随机和高斯赋性，峰峰噪声会随搜集数据的添加而增大。
用探头丈量噪声
大大都示波器都配有可供给600MHz体系带宽的10:1无源探头（关于600MHz或更高的示波器）。更高带宽示波器也或许用有源探头完成更高的带宽。不管您是运用无源探头仍是有源探头，探头自身都将添加附加的随机噪声成份。今日的数字示波器能自动检测探头的衰减系数和从头调整示波器的V/div设置，以反映探头所引进的信号衰减。因而假如您正运用10:1探头，示波器所指示的V/div设置将是示波器内部实践设置的10倍。也就是说假如接有10:1探头示波器的设置为20mV/div，那么示波器中输入衰减器和扩大器的实践设置将是2mV/div。这意味着因为基线噪声本底扩大了10倍，因而会观察到相对屏幕高度较高的噪声电平。假如您进行重要的低电平信号丈量，例如丈量电源纹波，就应考虑运用1:1无源探头。此外，假如示波器带宽受限于较活络的V/div量程，则需了解特定探头的衰减系数，因为这一带宽约束也或许施加到较高的V/div设置。
在噪声条件下丈量
当您所运用的示波器置于最活络V/div设置时，示波器的固有随机噪声有或许掩盖掉实践信号丈量。但您可运用某些丈量技能把示波器的噪声影响减到最小。在您丈量电源纹波和噪声电平常，有或许要用到最活络的那几个量程。首要应如前面所述的那样测验运用1:1探头，而不要用仪器随带的规范10:1无源探头。其次是假如您要丈量电源的有效值噪声，丈量成果中也包含了示波器和探头体系的噪声奉献，它们有或许适当高。但经过细心表征信号（电源）和丈量体系，就能扣除丈量体系噪声成分，而得到对实践电源噪声（有效值）的更准确估量。
经过运用Agilent6000系列示波器约4.7V的直流偏置，图1示出用1:1无源探头在10mV/div设置下所进行的电源噪声丈量。留意500MHz和1GHzTektronix和LeCroy示波器的文件中规则在接入1:1无源探头和低于50mV/div的设置时，对输入信号的偏置不能大于±1V。这意味着在用Tektronix或LeCroy示波器进行5V电源的噪声丈量时，因为示波器直流偏置的约束而只能选用沟通耦合。但假如您因示波器直流偏置约束而有必要选用沟通耦合时，成果中将去除掉电源的直流成分，而不能进行准确的丈量。
咱们用装上1:1无源探头的Agilent示波器，对喧闹的5V电源所测到的噪声约为1.5mVRMS。图2是运用相同1:1无源探头对丈量体系噪声所作的噪声表征。因为探头地线直接接到探头触针处，在10mV/div设置下丈量到的体系噪声约为480VRMS。因运用的1:1探头添加了附加的噪声成分，所以这一示波器/探头噪声丈量成果高于表1所示的噪声系数（250VRMS）。此外咱们运用的是1MΩ输入端接，而不是本来的50Ω端接（用于表1中的基线有效值噪声丈量）。现在用平方和的平方根公式扣除这一丈量体系噪声成分，成果表明该电源的噪声约为1.4mVRMS。
