示波器并非千篇一概:ADC 和低本底噪声为何至关关键

技术教程 2024-12-05 11:02:30 浏览

【导读】在工程畛域,精度是外围要素。无论是对先进电子设备口头质量和功能检测,还是对复杂系统启动调试,测量精度的高下都间接相关到名目的成功与否。这时,示波器中的垂直精度概念就显得尤为关键,它权衡的是电压与实践被测信号电压之间的分歧性。而要成功高垂直精度,关键在于两个起因:一是模数转换器 (ADC) 的位数,二是示波器的本底噪声。

在工程畛域,精度是外围要素。无论是对先进电子设备口头质量和功能检测,还是对复杂系统启动调试,测量精度的高下都间接相关到名目的成功与否。这时,示波器中的垂直精度概念就显得尤为关键,它权衡的是电压与实践被测信号电压之间的分歧性。而要成功高垂直精度,关键在于两个起因:一是模数转换器 (ADC) 的位数,二是示波器的本底噪声。

ADC位数的作用

示波器的横轴代表期间基准,理论以s/div来示意,而纵轴则示意电压,以V/div为单位。垂直精度关乎示波器所显示的信号电压的准确水平,这关于直观地显示电信号的波形和特色以及成功准确的测量都至关关键。简而言之,示波器屏幕上读取的电压值与实践信号电压越凑近,就象征着其垂直精度越高。

为了取得最佳的读数结果,工程师们须要依赖那些领有最高ADC 位数以及最低本底噪声的示波器。更高的 ADC 位数可提供更高的垂直分辨率,从而使得信号的显示成果更为准确。而较低的本底噪声,则能最大限制地降落示波器对信号发生的搅扰。这种组合可确保示波器能够准确地捕捉和显示信号的,将或者影响测量结果的任何失真或噪声降至最低。

具体来说,一个具有8 位 ADC 的示波器,能够将模拟输入信号编码为 256 个不同的等级(28=256)。每当ADC的位数参与一位,代表其可以转换成的信号等级数量就参与一倍。因此,9 位ADC的转换精度是 512 个信号等级(29= 512),10 位ADC的转换精度则是 1,024 个信号等级(210= 1,024),依此类推。

装备 14 位 ADC 的示波器,可将模拟输入信号编码为 16,384 个等级(214= 16,384)。这一分辨率是惯例 12 位 ADC 示波器的 4 倍,更是 8 位 ADC 示波器的 64 倍。得益于这种超高的分辨率,示波器能够捕捉到信号中更精细的消息,进而提供更准确的波形显示。

当这一原理在设定为每格100 mV垂直刻度、且领有8个垂直分格的示波器上运行时,示波器的全屏显示范围到达了 800 mV(100 mV/div * 8 )。若驳回 8 位 ADC 时,这800 mV的全屏范围被划分为 256 个等级,因此象征着每个等级的分辨率约为 3.125 mV。相比之下,当驳回14 位 ADC 时,相反的 800 mV 显示范围则能被精细地宰割成 16,384 个等级,使得每个等级的分辨率高达48.8 µV。如图 1 所示,如此大幅度的分辨率优化,让工程师们能够捕捉到信号中更为纤细的变动,并启动准确测量。

示波器并非千篇一概:ADC 和低本底噪声为何至关关键

图1:随着ADC位数的参与,转换的信号等级数量也随之参与。这就带来了更高的垂直分辨率,使工程师能够测量愈加庞大的信号变动

低本底噪声的关键性

虽然更高的ADC 位数对垂直精度至关关键,但它并非惟一的考量起因。示波器的本底噪声雷同也表演着无足轻重的角色。这里所说的本底噪声,是批示波器自身所发生的固有噪声,它有或者对正在测量的信号发生搅扰,进而引发读数的不准确。

包含示波器在内的一切电子设备都会发生必定水平的噪声。不过,是德科技的指标是尽或者地缩小噪音搅扰。较低的本底噪声象征着示波器对信号的影响会缩小,从而使测量结果愈加准确。此外,值得留意的是,小于该本底噪声的信号将不可被用户观测到。这一点在测量庞大电压时显得尤为关键,由于在这种状况下,即使是很小的噪声也会造成读数发生清楚偏向。

例如,图 2 展现了一台示波器正在对53 µV的信号启动测量。在设定为 2mV/div的状况下,该示波器的本底噪声小于 50 µV 。得益于如此低的本底噪声,这台示波器能够成功捕捉到庞大的 53 µV 信号。但是,假设换用其余通用示波器,由于它们的本底噪声往往超越 100 µV ,因此这个信号就很或者会被噪声所覆盖,从而不可被观测到。

示波器并非千篇一概:ADC 和低本底噪声为何至关关键

图2:本底噪声小于50 µV的示波器可捕捉到53 µV的强劲信号,相比之下,这样的信号在其余通用示波器的本底噪声中往往会被淹没而不可被观测到

集高ADC位数和低本底噪声于一身

将高位数的ADC与低本底噪声相联合,能够成功极高的垂直精度。这样一来,示波器便能够最准确地捕捉和显示信号,使工程师能够启动准确的测量,并有效防止或者造成严重损失的失误。

例如,假设示波用具有 14 位 ADC,并在 2 mV/div、1 GHz 带宽下针对 50 Ohm的输入能坚持本底噪声小于 50µV,那么它将展现出出色的垂直精度,进而使工程师能够捕捉到信号中最庞大的变动。这一长处关于工程师深化洞察、了解、调试以及表征设计而言至关关键。此外,示波器结果不准确或者会延伸开发周期、影响产质量量,甚至或者造成组件选用上的危险参与。因此,工程师须要依托那些能够为他们提供最佳见地和最高准确性的工具和技术。

总结

必定明白的是,并非一切示波器的功能都是一样的。工程师们应该选用那些ADC 位数最高且本底噪声极低的示波器,以确保到达最高的垂直精度。这种组合可确保示波器能够准确地捕捉和显示信号,最大限制地缩小或者影响测量结果的任何失真或噪声搅扰。高垂直精度关于准确测量、缩小误差以及节俭期间和资源等方面而言至关关键。因此,工程师若投资和使用具有高垂直精度的示波器,便可对其测量结果充溢信念,进而提高调试效率。

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作者:是德科技产品营销经理Michelle Tate

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