讓示波器測量質(zhì)量提升1000倍的方法

　　您是否希望示波器測量盡可能最好？不要滿足于普通的測量；只需正確選擇信號(hào)的顯示刻度，即可顯著提升測量質(zhì)量。為什么？因?yàn)槭静ㄆ鞯牟蓸勇屎头直媛试跍y量中同樣重要。

　　采樣率受示波器水平刻度的影響。

　　其公式為：采樣率=存儲(chǔ)深度/采集時(shí)間長度

　　存儲(chǔ)深度是一個(gè)恒定值，采集時(shí)間長度（或跡線長度）是一個(gè)變量，取決于您的每格時(shí)間設(shè)置。隨著時(shí)間/格設(shè)定值增加，采集時(shí)間長度增加。由于這一切都必須適應(yīng)示波器的存儲(chǔ)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)際上意味著什么？我們以100kHz方波的頻率測量為例。我們知道頻率為100kHz且非常穩(wěn)定，因此我們可以利用測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方差來判斷測量的質(zhì)量。圖1將100kHz方波的水平顯示刻度設(shè)置為滿刻度20毫秒。并且，示波器的采樣率已自動(dòng)從5GSa/秒下降到100MSa/秒，以使整個(gè)跡線能夠保存到示波器的存儲(chǔ)器中。在大約1500次測量后，測量的標(biāo)準(zhǔn)方差為1.49kHz（約1.5%）。

　　圖1

　　但是，如果我們選擇更小的時(shí)間/格設(shè)置值，有效縮短采集時(shí)間長度并提高采樣率，看看會(huì)發(fā)生什么。圖2所示為同一信號(hào)，但水平刻度設(shè)為1.2微秒/格。標(biāo)準(zhǔn)方差現(xiàn)為1.5Hz，是我們之前測量結(jié)果的千分之一。

　　圖2

　　所改變的只是信號(hào)的水平刻度以及示波器的采樣率。因此，選擇適當(dāng)?shù)氖静ㄆ魉娇潭?，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100kHz方波為例，來看看峰峰值電壓。圖3中的信號(hào)定標(biāo)為770毫伏/格。測量結(jié)果峰峰值的標(biāo)準(zhǔn)方差為18毫伏。將示波器的伏/格設(shè)置降至66毫伏/格，則測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方差變成1.22毫伏。這幾乎改善了15倍！

　　圖3

　　圖4

　　垂直刻度設(shè)置為什么會(huì)起到作用？通過設(shè)置信號(hào)刻度，使之盡可能填滿屏幕，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(dá)到多高精度的標(biāo)志。分辨率越高，ADC能檢測的垂直電平數(shù)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(lán)色波形是數(shù)字化輸入。您可以看到，出現(xiàn)了四個(gè)不同的量化電平。

　　圖5

　　此圖所示為3位ADC對同一模擬波形進(jìn)行數(shù)字化處理的結(jié)果。量化電平數(shù)越多，ADC的數(shù)字輸出就越接近模擬輸入。

　　圖6

　　如果垂直定標(biāo)的信號(hào)只填充了示波器屏幕的一部分，那么您實(shí)際上沒有充分利用ADC的分辨率。例如，如果您將信號(hào)定標(biāo)至占據(jù)3位ADC屏幕的一半，那么在信號(hào)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，您的3位ADC只能使用四個(gè)量化電平，相當(dāng)于一個(gè)2位ADC的精度。

　　了解如何正確地設(shè)置示波器信號(hào)顯示刻度，能極大地改善您的測量質(zhì)量。適當(dāng)?shù)乃蕉?biāo)會(huì)顯著改善時(shí)間相關(guān)測量的質(zhì)量，而適當(dāng)?shù)拇怪倍?biāo)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(shè)置信號(hào)刻度，可以獲得**的測量結(jié)果！