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詠繹電子科技(蘇州)有限公司
固緯GDS-1102示波器底噪的測量方法
點(diǎn)擊次數(shù):901 更新時(shí)間:2021-07-20
   固緯GDS-1102示波器信號(hào)完整性是示波器測量信號(hào)質(zhì)量的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)。 尤其當(dāng)我們需要觀測小信號(hào)或者大信號(hào)的微小變化時(shí),其信號(hào)完整性顯得更加至關(guān)重要。
 
  固緯GDS-1102示波器在我們進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試時(shí),信號(hào)完整性與否會(huì)極大影響我們的判斷。示波器測量中可能會(huì)存在噪聲-信號(hào)失真甚至信號(hào)丟失等影響信號(hào)完整性的因素。 優(yōu)秀的示波器配合適當(dāng)?shù)脑O(shè)置可以更好地保持信號(hào)的完整性。信號(hào)完整性差的示波器很可能會(huì)增加我們開發(fā)周期時(shí)間、影響生產(chǎn)質(zhì)量和導(dǎo)致誤選元器組件的風(fēng)險(xiǎn)。 為了最大限度地降低這種風(fēng)險(xiǎn),我們應(yīng)該選擇可以保持高信號(hào)完整性的示波器。
 
  今天我們來看一下影響信號(hào)完整性的其中一個(gè)因素,示波器的底噪。示波器的底噪即示波器的本底噪聲,一般指示波器在測量中與信號(hào)存在與否無關(guān)的一切干擾,主要是由示波器的衰減器,前端放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生。示波器測量信號(hào)時(shí),信號(hào)首先通過衰減器和前端放大器再由ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣,該噪聲會(huì)疊加在被測信號(hào)上成為信號(hào)的一部分,因此模數(shù)轉(zhuǎn)換器也無法進(jìn)行區(qū)分,理論上是沒有辦法消除的。
 
  示波器的底噪測量只需簡單的幾步就可以做到,每個(gè)有示波器的人都可以快速地在幾分鐘內(nèi)進(jìn)行測量。
 
  1.去除連接示波器的所有探頭。
 
  2.確保示波器正常允許,其耦合方式設(shè)置為直流,采樣方式為正常,帶寬限制為全帶寬。
 
  3.將示波器的通道衰減比設(shè)置為1X。
 
  4.示波器的垂直擋位設(shè)為最小。
 
  5.移動(dòng)觸發(fā)電平至零平線,使底噪穩(wěn)定顯示。
 
  6.調(diào)節(jié)示波器的時(shí)基和存儲(chǔ)深度,使得示波器處于最大采樣率狀態(tài)。
 
  7.打開示波器的測量項(xiàng)峰峰值即為示波器底噪,可以看到在1mV左右。
 
  我們也可以打開示波器的無限余暉和色溫顯示,以此來觀察底噪的程度。波形的顏色越厚重,示波器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲就越多。我們也可以打開其他的通道單獨(dú)觀察,一般每個(gè)通道的底噪都是不一樣的,會(huì)有細(xì)微的差異,這都是正常的。調(diào)節(jié)示波器的垂直擋位會(huì)發(fā)現(xiàn)示波器的底噪也會(huì)發(fā)生變化,對于此有疑問的可以看下示波器的垂直分辨率相關(guān)的文章,就能了解導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因,因此測量示波器底噪務(wù)必要記得將垂直擋位調(diào)到靈敏度最高的擋位。
 
  接下來我們通過設(shè)置來看看帶寬、采樣率、存儲(chǔ)深度這示波器的三大指標(biāo)對底噪的影響。
 
  我們打開示波器的帶寬限制,將其設(shè)置為20M,可以看到此時(shí)的底噪在500μV左右。難道帶寬越低的示波器底噪反而越小嗎?由于噪聲信號(hào)基本都是高頻信號(hào),當(dāng)示波器帶寬太低的時(shí)候,就無法捕捉到那些高頻信號(hào),因此就會(huì)顯得底噪小。同樣的,示波器的帶寬越高,采集到的信號(hào)諧波分量越豐富,往往噪聲也會(huì)越大。為了避免這種高帶寬引入的干擾,有的示波器在高靈敏度垂直擋位下會(huì)自動(dòng)進(jìn)行帶寬限制,以此使得測量出來的波形更加清晰。
 
  我們知道示波器的采樣率 = 存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長,示波器采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)越多,對波形的重構(gòu)自然就越完整,因此低采樣率肯定也會(huì)使得底噪的顯示變低,當(dāng)然低采樣率也可能導(dǎo)致我們想要采集的信號(hào)失真,具體多少采樣率足夠,可以參考我們之前的文章:示波器測各種類型信號(hào)需要多大采樣率實(shí)測
 
  我們將示波器的存儲(chǔ)深度調(diào)節(jié)為28K,此時(shí)的采樣率為20MSa/s,可以看到底噪的峰峰值為683.8μV。
 
  總結(jié)來說,示波器的帶寬越高,采樣率越高,往往底噪也會(huì)顯示的越高,但這并不是說低帶寬的示波器引入的噪聲就小,而是有很大一部分信號(hào)沒有被捕捉到而已。因此,我們在對固緯GDS-1102示波器進(jìn)行底噪比較的時(shí)候,要保證2個(gè)示波器的各項(xiàng)設(shè)置和參數(shù)一致,才具有比較的意義。

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