让您的示波器测量质量提升 1000 倍的绝招.docx

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1、您是否希望示波器测量尽可能最好？不要满足于普通的测量；只需正确选择信 号的显示刻度，即可显著提升测量质量。为什么？因为示波器的采样率和分辨 率在测量中同样重要。采样率受示波器水平刻度的影响。其公式为：采样率采样率受示波器水平刻度的影响。其公式为：采样率= =存储深度存储深度/ /采集时间长度采集时间长度存储深度是一个恒定值，采集时间长度（或迹线长度）是一个变量，取决于您 的每格时间设置。随着时间/格设定值增加，采集时间长度增加。由于这一切都 必须适应示波器的存储深度，在某一点上，示波器的 ADC 将不得不降低采样率。 这实际上意味着什么？我们以 100kHz 方波的频率测量为例。我们知道频率为

2、 100kHz 且非常稳定，因此我们可以利用测量结果的标准方差来判断测量的质量。 图 1 将 100kHz 方波的水平显示刻度设置为满刻度 20 毫秒。并且，示波器的采 样率已自动从 5GSa/秒下降到 100MSa/秒，以使整个迹线能够保存到示波器的存 储器中。在大约 1500 次测量后，测量的标准方差为 1.49kHz（约 1.5%）。但是，如果我们选择更小的时间/格设置值，有效缩短采集时间长度并提高采样 率，看看会发生什么。图 2 所示为同一信号，但水平刻度设为 1.2 微秒/格。标 准方差现为 1.5Hz，是我们之前测量结果的千分之一。 图中文字中英对照图中文字中英对照所改变的只是信号

3、的水平刻度以及示波器的采样率。因此，选择适当的示波器 水平刻度，对于时间相关测量的质量有很大的影响。与水平刻度对时间相关测量有影响一样，垂直刻度也会对垂直相关测量（电压 峰峰值、RMS 等）产生影响。我们再次以同样的 100kHz 方波为例，来看看峰峰 值电压。图 3 中的信号定标为 770 毫伏/格。测量结果峰峰值的标准方差为 18 毫伏。将示波器的伏/格设置降至 66 毫伏/格，则测量结果的标准方差变成1.22 毫伏。这几乎改善了 15 倍！图中文字中英对照垂直刻度设置为什么会起到作用？通过设置信号刻度，使之尽可能填满屏幕， 我们就能完全利用示波器的分辨率优势。分辨率是 ADC 能够达到多

4、高精度的标 志。分辨率越高，ADC 能检测的垂直电平数量越多。例如，下图所示为一个 2 位 ADC。红色正弦波是 ADC 的模拟输入，蓝色波形是数字化输入。您可以看到， 出现了四个不同的量化电平。此图所示为 3 位 ADC 对同一模拟波形进行数字化处理的结果。量化电平数越多， ADC 的数字输出就越接近模拟输入。图中文字中英对照如果垂直定标的信号只填充了示波器屏幕的一部分，那么您实际上没有充分利用 ADC 的分辨率。例如，如果您将信号定标至占据 3 位 ADC 屏幕的一半，那么 在信号上方和下方您会分别留下两个未使用的量化电平。这意味着，您的 3 位 ADC 只能使用四个量化电平，相当于一个 2 位 ADC 的精度。了解如何正确地设置示波器信号显示刻度，能极大地改善您的测量质量。适当 的水平定标会显著改善时间相关测量的质量，而适当的垂直定标则会对垂直相 关测量产生积极影响。下一次使用示波器时，请记住：正确设置信号刻度，可 以获得最佳的测量结果！长按二维码识别关注电子路上，结伴而行！