示波器测量准确度指的是示波器测量出来的波形多大程度上还原了真实波形的特征。
在这里安泰测试工程师建议我们分三部分看看:
一、水平方向的时间测量
水平方向的测量有波形频率、周期、上升下降时间等参数,想要更准确还原一个波形的时间参数,首先要考虑奈奎斯特采样定理。因此在每次测量的过程中,我们应该特别关注随着时基档位增大而下降的实际采样率。如果需要对高频信号周期准确测量,就需要采样率大于被测信号频率2倍以上,这个倍比关系越大,理论上采样点越密,显示在示波器屏幕上的周期信号便越稳定。
其次要考虑波形漏失情况,当信号中有偶发异常信号出现时,我们更希望它出现在示波器采集过程中,然而市面上大部分数字示波器是串行工作方式,其进行AD转换数据处理时无法对信号采集,此时称为“示波器盲区”,这种情况下我们尽量用较小的存储深度,来缩短“盲区时间”,保证异常偶发信号更大概率的被捕获。
二、垂直方向的幅度测量
市面上的数字示波器大多采用并行Flash ADC,这种模数转换芯片的特点在于并行分析采集到的电压值,提高模数转换的速度,而且通过增加ADC位数,可以对采集到的电压进行更精准的比较识别。虽然我们之前在文章中写过示波器不适合高精度静态量测量,但是在高频信号测试中,仍然是“拼”ADC位数的时候—ADC位数越多,ADC垂直分辨率越高。
三、统计学上的多次测量
任何物理测量我们都知道测量值都是一个近似值。测量中存在偶然误差和系统误差,为了得到有价值可参考的测量值,通常的做法是进行多次测量统计取值。示波器测量中比如眼图测试,许多标准要求的数据积累量在1Mbit,误码率测试中如果希望被测系统的误码率小于10^(-12),那么至少测量3*10^12 bit才能保证95%以上的置信度。所以对于测量本身来讲,如果能在单位时间内获取到更多有意义的测试结果,意味着结果的置信度越高,这就是“示波器的测量速度”。
如果我们想测量一个周期信号的上升时间,当我们通过一次捕获的几个周期,将每个周期的上升时间测量后取平均值,那么这个测量结果就比测量一个周期的上升时间更可信,而且更大限度的利用了已采集到的数据,因此,相对于得到单周期上升时间测量值,这种多周期测量的“速度更快”。
比如泰克示波器MDO34、MSO46,甚至是MSO5系,6系,在自动测量中都添加了统计图功能,这样充分利用了已采集到的数据,实现更可靠的测量结果。
安泰测试作为普源、泰克的代理商,我们致力于与厂家一起为广大工程师提供解决方案、产品选型、仪器销售、技术培训为一体的支持服务,为客户解决问题,让客户测试无忧!
如何更好的观察波形,本质上就是对感兴趣的点进行重点测量、分析,如何高保真的捕获波形,就要从示波器处理信号的过程开始说起。 信号经过示波器前端电路处理之后,来到ADC进行模数转换,接下来便要进行信号的重构还原了,这里也就是本文的重点了,示波器的捕获模式。一般有四种捕获方式,不同的捕获方式,适用于观察不同的信号。接下来,就示波器对采样点的处理方式,也就是示波器的捕获模式跟大家做一个简要的介绍。 1、标准捕获模式 首先介绍的是标准捕获模式,在该模式下,示波器会对采集到的信号进行等间隔采样。 标准捕获的工作模式也最大程度的保证了信号最原始的状态,对于大多数波形来说,使用该模式可产生较佳的显示效果,以下是ZDS2000系列示波器默认捕获模式。 2、峰值捕获模式 接下来就是峰值捕获模式,看着名字就知道是什么意思了,就是采集一个采样间隔信号中的最大值和最小值。 在该模式下,可有效观察到偶尔发生的窄脉宽,在捕获高频率的毛刺方面非常实用,可获取信号的包络或可能丢失的窄脉冲,使用峰值捕获模式会使波形显示的噪声比较明显。 3、平均捕获模式 第三个就是平均捕获模式了,这个名字也非常容易理解,就是采集N屏信号,将它们在触发位置对其,然后做平均运算。 使用平均捕获模式,在减小噪声同时保持了原有的带宽,将噪声滤除有利于对信号进行测量。适用于观测周期性重复信号,其滤波效果提升了示波器的垂直分辨率。值得一提的是,平均捕获特别适合执行谐波分析或电源质量分析。 4、高分辨率捕获模式 最后就是高分辨率捕获模式,打个比方,其工作原理就是将一个波形分成5份,然后将一份波形的的每个点求平均,最终一个波形变成了5个点。这种处理方式可以有效改善系统的等效分辨率,本质上就是一种数字滤波。用于求平均的采样点数越多,分辨率提高得越多,显示的波形更平滑,从而达到减少噪声的目的。 需要注意的是,高分辨率是针对一个波形相邻的点做平均处理,所以该模式是对不重复的信号以牺牲带宽的方式来提升测试精度,故不适合测试高频信号,适用于观察高分辨率且带宽较低的波形。
用示波器能观察各种不同电信号幅度随时间变化的波形曲线,在这个基础上示波器可以应用于测量电压、时间、频率、相位差和调幅度等电参数。下面介绍用示波器观察电信号波形的使用步骤。
1.选择Y轴耦合方式
根据被测信号频率的高低,将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC。
2.选择Y轴灵敏度
根据被测信号的大约峰-峰值(如果采用衰减探头,应除以衰减倍数;在耦合方式取DC档时,还要考虑叠加的直流电压值),将Y轴灵敏度选择V/div开关(或Y轴衰减开关)置于适当档级。实际使用中如不需读测电压值,则可适当调节Y轴灵敏度微调(或Y轴增益)旋钮,使屏幕上显现所需要高度的波形。
3.选择触发(或同步)信号来源与极性
通常将触发(或同步)信号极性开关置于“+”或“-”档。
4.选择扫描速度
根据被测信号周期(或频率)的大约值,将X轴扫描速度t/div(或扫描范围)开关置于适当档级。实际使用中如不需读测时间值,则可适当调节扫速t/div微调(或扫描微调)旋钮,使屏幕上显示测试所需周期数的波形。如果需要观察的是信号的边沿部分,则扫速t/div开关应置于较快扫速档。
5.输入被测信号
被测信号由探头衰减后(或由同轴电缆不衰减直接输入,但此时的输入阻抗降低、输入电容增大),通过Y轴输入端输入示波器。
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