如何提高示波器測(cè)量小信號(hào)精度
數(shù)字示波器工作原理如圖所示，模擬信號(hào)通過(guò)輸入通道進(jìn)入示波器即會(huì)通過(guò)一個(gè)放大器，我們稱之為垂直增益放大器。該放大器是處于ADC之前，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大（若信號(hào)過(guò)大，則通過(guò)衰減器進(jìn)行衰減）。經(jīng)過(guò)放大或衰減的信號(hào)再通過(guò)ADC才轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)處理最終顯示在示波器屏幕上面。
眾所周知，進(jìn)行波形測(cè)量時(shí)需要調(diào)整垂直旋鈕，使波形盡量占滿示波器整個(gè)顯示柵格。這樣做的目的是使測(cè)量當(dāng)中的量化噪聲盡量小。因此，在進(jìn)行小信號(hào)測(cè)量時(shí)，比如毫伏級(jí)的信號(hào)，我們需要將垂直靈敏度設(shè)置到最小才能盡可能的降低量化誤差的影響。由于各個(gè)示波器廠家的垂直增益放大器各不相同，因此體現(xiàn)出來(lái)的放大性能也不一樣，垂直靈敏度所能達(dá)到的最小值也不一樣。
我們還需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量肯定需要一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)，尤其是對(duì)于小信號(hào)。因?yàn)樵谛旁氡刃〉臅r(shí)候噪聲或干擾較大，往往不能形成穩(wěn)定的觸發(fā)，這就需要一個(gè)穩(wěn)定的能抗噪聲干擾的觸發(fā)系統(tǒng)。值得注意的是我們ZDS2024使用的是數(shù)字觸發(fā)器使用全數(shù)字處理技術(shù)，不存在物理通路，不受外在因素（器件特性、環(huán)境溫度等）影響，因此觸發(fā)抖動(dòng)非常小，波形顯示穩(wěn)定性高。并且觸發(fā)靈敏度調(diào)節(jié)方便，可適應(yīng)于各種場(chǎng)合，非常有用。我們對(duì)比了幾家同行的示波器，可以通過(guò)觸發(fā)點(diǎn)的抖動(dòng)情況看出。
測(cè)量精度是受多方面影響的，比如本底噪聲就是其中很重要的一個(gè)因素，特別是對(duì)于小信號(hào)測(cè)量。舉個(gè)例子：如果示波器本底噪聲過(guò)大，淹沒(méi)了小信號(hào)，那此時(shí)即使用再好的測(cè)量手段，量化誤差再小也是測(cè)量不到信號(hào)的，因?yàn)樵谳斎階DC之前的模擬前端，信號(hào)就已經(jīng)“消失”在本底噪聲之中了。本底噪聲主要受示波器模擬前端設(shè)計(jì)影響。優(yōu)秀的模擬前端設(shè)計(jì)可以將示波器本底噪聲降至最低，這樣就可以在測(cè)量小幅值信號(hào)的時(shí)候，給測(cè)量帶來(lái)最小的影響。
所以，對(duì)于信號(hào)的測(cè)量精度，需要綜合各方面的因素來(lái)看。
我們利用Keysight 33600A信號(hào)源發(fā)生一個(gè)10KHz，5mV峰峰值的正弦波，對(duì)比一下我們ZDS2022示波器和同行示波器的測(cè)試效果。
