讓您的示波器測量質(zhì)量提升 1000 倍的絕招
加入技術(shù)交流群
采樣率受示波器水平刻度的影響。其公式為：
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/333369.htm采樣率 = 存儲深度/采集時(shí)間長(cháng)度
存儲深度是一個(gè)恒定值，采集時(shí)間長(cháng)度（或跡線(xiàn)長(cháng)度）是一個(gè)變量，取決于您的每格時(shí)間設置。隨著(zhù)時(shí)間/格設定值增加，采集時(shí)間長(cháng)度增加。由于這一切都必須適應示波器的存儲深度，在某一點(diǎn)上，示波器的 ADC 將不得不降低采樣率。這實(shí)際上意味著(zhù)什么？我們以 100 kHz 方波的頻率測量為例。我們知道頻率為 100 kHz 且非常穩定，因此我們可以利用測量結果的標準方差來(lái)判斷測量的質(zhì)量。圖 1 將 100 kHz 方波的水平顯示刻度設置為滿(mǎn)刻度 20 毫秒。并且，示波器的采樣率已自動(dòng)從 5 GSa/秒下降到 100 MSa/秒，以使整個(gè)跡線(xiàn)能夠保存到示波器的存儲器中。在大約 1500 次測量后，測量的標準方差為 1.49 kHz（約 1.5%）。
但是，如果我們選擇更小的時(shí)間/格設置值，有效縮短采集時(shí)間長(cháng)度并提高采樣率，看看會(huì )發(fā)生什么。圖 2 所示為同一信號，但水平刻度設為 1.2 微秒/格。標準方差現為 1.5 Hz，是我們之前測量結果的千分之一。
圖中文字中英對照
1.49 kHz Standard Deviation | 1.49 kHz 的標準方差 |
圖中文字中英對照
1.5 Hz Standard Deviation | 1.5 Hz 標準方差 |
所改變的只是信號的水平刻度以及示波器的采樣率。因此，選擇適當的示波器水平刻度，對于時(shí)間相關(guān)測量的質(zhì)量有很大的影響。
與水平刻度對時(shí)間相關(guān)測量有影響一樣，垂直刻度也會(huì )對垂直相關(guān)測量（電壓峰峰值、RMS 等）產(chǎn)生影響。我們再次以同樣的 100 kHz 方波為例，來(lái)看看峰峰值電壓。圖 3 中的信號定標為 770 毫伏/格。測量結果峰峰值的標準方差為 18 毫伏。將示波器的伏/格設置降至 66 毫伏/格，則測量結果的標準方差變成 1.22 毫伏。這幾乎改善了 15 倍！
圖中文字中英對照
18 mV Standard Deviation 1.22 mV Standard Deviation | 18 mV 標準方差 1.22 mV標準方差 |
垂直刻度設置為什么會(huì )起到作用？通過(guò)設置信號刻度，使之盡可能填滿(mǎn)屏幕，我們就能完全利用示波器的分辨率優(yōu)勢。分辨率是 ADC 能夠達到多高精度的標志。分辨率越高， ADC 能檢測的垂直電平數量越多。例如，下圖所示為一個(gè) 2 位 ADC。紅色正弦波是 ADC 的模擬輸入，藍色波形是數字化輸入。您可以看到，出現了四個(gè)不同的量化電平。
此圖所示為 3 位 ADC 對同一模擬波形進(jìn)行數字化處理的結果。量化電平數越多， ADC 的數字輸出就越接近模擬輸入。
圖中文字中英對照
Analog signal Digitized signal | 模擬信號 數字化信號 |
如果垂直定標的信號只填充了示波器屏幕的一部分，那么您實(shí)際上沒(méi)有充分利用 ADC 的分辨率。例如，如果您將信號定標至占據 3 位 ADC 屏幕的一半，那么在信號上方和下方您會(huì )分別留下兩個(gè)未使用的量化電平。這意味著(zhù)，您的 3 位 ADC 只能使用四個(gè)量化電平，相當于一個(gè) 2 位 ADC 的精度。
了解如何正確地設置示波器信號顯示刻度，能極大地改善您的測量質(zhì)量。適當的水平定標會(huì )顯著(zhù)改善時(shí)間相關(guān)測量的質(zhì)量，而適當的垂直定標則會(huì )對垂直相關(guān)測量產(chǎn)生積極影響。下一次使用示波器時(shí)，請記?。赫_設置信號刻度，可以獲得最佳的測量結果！
評論