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涉及示波器测量误差的几个探讨

eefocus ·2020-09-14 00:00·电子工程世界
阅读:593

涉及示波器的测量精度问题有很多方面,而且示波器厂商在精度方面也是竭尽全力,终归各家在射频技术上积累的功力不同,你测试出来的结果也千差万别。都说百闻不如一见,其实百见不如一想,因为所见可能非所想,了解原理才是最重要的。


这里简单探讨几个跟幅度相关的常见误差。底噪,串扰,接地输入的杂散情况,无杂散动态范围(SFDR),四位半万用表原理测试电压。


底噪一直是我们引以自豪的第一指标。这个需要精湛的射频技术和模拟噪声的控制技术,RTO示波器底噪的量级在微伏级,这个在计量院计量的截图就看到得底噪RMS值是146uV而已。


由于在功率测试里边经常会碰到多个通道同时测量,所以示波器的串扰也会影响各通道的测试结果,这个指标需要很好的电磁干扰控制和电路屏蔽技术,我们工厂方面的EMC/EMI的专家在产品研发时给了很多宝贵支持,才让隔离度做到了极致的60dB


下图的截图很容易就看出在一个通道测试,在其他通道的串扰大小,都在微伏级。


还有一个就是接地输入的杂散情况,这个指标也印证了好的底噪。截图的情况可以看出来,小于 -90dB


再来探讨一下SFDR. 有些厂商喜欢用信噪比来说明量化误差的情况,但我们认为还不够全面。我们建议用SFDR来判断比较合理。


信噪比就是信号能量和量化噪声能量之比,但是这对于ad来说只是理想情况,即只考虑量化噪声,而实际情况是热噪声,量化噪声以及谐波失真都在干扰信号,于是实际测量AD性能的时候用的更多的是SNDR(信噪失真比),即信号与(热噪声,量化噪声以及谐波失真能量之和)的比值。可以将量化后的信号进行fft分析后计算得到。这个量用于衡量ADC转换时候信号被噪声影响了多少。


而SFDR(无杂散动态范围)是fft分析频谱中信号幅度与最大谐波之间的距离(可以直接从频谱图中读出),这个距离越大,说明ADC的动态性能越好,就是说转换越接近线性。


以下是200M正弦波输入,用FFT去看,并且测试出距离,高达90dB说明ADC性能非常完美。


电压测试里,尤其是直流电压测试,我们总是苦恼示波器的精度,由于示波器测试直流电压用的多个采样点的平均值,和万用表的原理有差异。既然我们都同意万用表测试直流电压精度高,那为什么不直接把数字万用表的功能集成在示波器里呢。我们天才的工程师就是基于这个考虑,在探头上集成了这个4位半精度的数字万用表。测试原理不是采样,测试的结果直接来自于探头的探针。但这无疑会增加成本,因为把万用表的功能集成在有源探头上,探头成本就会高些。但相对于精度的好处,相对于新手不小心烧坏探头的风险,我们希望你把探头上的万用表用好,会更加有价值。


板子上经常有TTL电平,LVDS电平,DDR3的电平。这个“万用表”肯定会给你惊喜的。

关键字: 示波器 测量误差 测量精度 编辑:什么鱼 引用地址: http://news.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/ic510027.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
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