某用户用示波器测验晶振发生的25MHz的时钟信号频率。晶振本身标称的精度为±5ppm（1ppm等于百万分之一），用户用示波器实践测验到的信号频率为25.996MHz左右，并且无论是当时值（Current）仍是均匀值（Mean）都十分不安稳。用户期望能够精确丈量信号频率。
问题剖析
首要查看了一下用户运用的探头，尽管运用的是无源探头，但用户选用了短的衔接地线，并且从波形形状来看十分安稳，丈量的差错应该不是因为勘探办法形成的。用户晶振的标称目标为±5ppm，因而关于25MHz时钟来说，其频率差错应该不超越5ppm*25MHz=125Hz。而测验成果为24.996MHz，相关于25MHz差错了4KHz，显着差错较大。
首要来核算一下该示波器是否能够到达用户的期望精度。一般的示波器都没有相似频率计的直接频率丈量功用（一些特别的示波器在外），所以是经过丈量信号的周期来反推信号的频率的，因而周期丈量的精度会决议了示波器的频率丈量精度。查了一下用户所运用的S系列示波器的产品手册，当时刻丈量精度公式核算办法如下：
其间：Noise为当时量程下示波器底噪的RMS值，在不衔接信号时丈量噪声的RMS值约为12mV；SlewRate为被测信号的斜率，翻开示波器的SlewRate丈量功用测得被测信号斜率为1.6V/ns。别的，IntrinsicJitter为示波器的固有颤动，这儿取100fs；TimeScale Accuracy为示波器参阅时基的精度，其初始精度为12ppb（1ppb等于10亿分之一），每年老化率为75ppb，假定每年校准一次，当时基精度能够近似取100ppb，及0.1ppm；Reading在这儿为被测信号的周期，即40ns。
在以上的公式里，关于40ns信号周期的丈量，假如做单次丈量，影响最大的是（Noise/SlewRate），这部分表现了噪声关于时刻丈量差错的影响，其会带来约（12mv/(1.6v/ns)）=7.5ps的丈量差错，折算到40ns的周期相当于±187.5ppm (rms) ，关于25MHz的信号相当于±5kHz(rms)左右，而其峰峰值会更大，远远超越用户关于<±5ppm的丈量需求。因而，在这个丈量需求里，假如用户只是做单个周期的丈量，因为噪声和示波器固有颤动的影响，是无法满意用户的丈量需求的。
为了改进这个问题，因为被测的时钟信号是周期性的，能够经过均匀来减小因为噪声和颤动形成的影响。假如均匀的次数满意多，噪声和颤动形成的影响至少能够下降2~3个数量级（在上面的公式里咱们也能够看到假如做256次均匀，其噪声和颤动形成的丈量差错现已能够小了1个数量级以上），此刻起首要效果的只是时基精度形成的影响。关于用户运用的S系列示波器来说，当时基精度小于0.1ppm，因而，只需有满意多的均匀次数，这台示波器关于当时频率的丈量精度是有或许满意用户需求的。
可是，正常情况下示波器抓一次波形，只是取屏幕上一个周期做丈量，丈量的功率比较低，因而需求等候很长时刻才干得到安稳的成果。为了进步丈量和均匀的速度，咱们在示波器里做了以下两个设置。
1、添加存储器深度，以使得单次波形里包括更多的信号周期。在这儿咱们在示波器的Acquisition设置下把采样率设置为20G/s，内存深度设置为1M点。
2、在示波器的Measure设置菜单下设置示波器波形中的一切周期都做丈量。
做完以上设置后，再重新开始示波器丈量。咱们看到，在短短2~3秒钟的时刻内，频率丈量的均匀值（Mean）就安稳在25.000049MHz，相当于约2ppm左右，彻底满意用户的丈量需求。而假如调查丈量的计数（Count），发现此刻现已完成了1万多个周期的丈量，因而频率的丈量成果能够很快安稳下来。
在这个事例中，用户期望用示波器对时钟信号的频率做精确丈量。因为大部分示波器都没有频率计的硬件计数功用（单个品种的示波器带内置频率计，如Keysight公司的6000/7000/4000X/6000X系列），所以都是经过周期的丈量来反算频率的，因而周期丈量的差错会形成频率丈量的差错。而关于周期丈量来说，因为宽带示波器的噪声遍及较大，且时钟信号的斜率或许没有那么陡，所以假如不做均匀，因为噪声形成的时刻丈量差错会比较大。假如能够做满意次数的均匀，则影响丈量精度的首要是示波器本身的时基精度。
关于S系列示波器来说，其本身时基精度差错在0.1ppm之内，能够满意丈量需求。所以咱们经过添加示波器的内存深度以及设置示波器对内存的一切周期一起做丈量，能够大大加速均匀的速度，然后很快就能够得到安稳的频率丈量成果。
可是需求留意的是，假如示波器本身的时基精度较差，比方精度到±10ppm左右，只是选用上述办法就不够了。这时还需求经过外部参阅时钟输入端给示波器供给一个愈加精准的参阅时基输入（比方用铷钟供给更精确的10MHz参阅时基），并设置示波器运用外部参阅时基（如下图所示），才干进行更精确的时钟频率测验。
