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采用数字示波器进行多域测量

/?? 2014年04月10日 ?? 收藏0

动态范围

合适地利用FFT实现信号分析,还必须了解示波器的动态范围。高动态范围、无杂散信号等特点对于正确地进行时域采样并将其转换至频域至关重要。示波器的动态范围不可避免地取决于示波器模数转换器(ADC)的性能及其有效位数(ENOB)。有效位数越多,动态范围越高,信噪比(SNR)越大,精度越好。理想ADC可以将给定电压转换至2K个量化等级之一;其中,对于8位ADC,K为8,其对应的量化等级有256个。然而,ADC存在偏置误差和增益误差、非线性误差和噪声,这些均会影响其动态范围,从而,使得其有效位数由8降至4至7之间的某个值。此外,示波器也不仅仅只包括一个模数转换器,它还有前端放大器和滤波器等,这些组件都会带来噪声,进一步劣化总体ENOB.因此,为了实现可测量动态范围的最大化,必须综合考虑整个信号采样链上的全部组件。

大量示波器采用多个低速ADC的交织采样技术实现高采样率。但是,这种方法会带来交织杂散信号,以及与整个采样系统中速度最低的ADC的采样率相关的频率分量。这些频率分量及其能量进入仪器后,会形成更强、更多的杂散信号,使得针对精确频谱信息的测量更加困难。了解频率信号采样通道的无杂散动态范围,可以有助于获得理想的测量结果。

最后需要指出的是,整体灵敏度或者模拟前端放大器的增益倍数对于频谱分析通道处理小信号(例如,电磁干扰所产生的那些信号)的灵敏度具有决定性作用。一些示波器的设置可以小至1mv/格。但是这些设置可能是基于放大显示而非真正的放大器增益,因此它们可能存在放大误差,并且可能会减小示波器的带宽。为了观察电磁干扰以及其它干扰信号对带宽的可能影响,必须将放大器的增益下调至1mV/格。增益为1mv/格的优质放大器可以提高对微小信号作FFT分析时的观察能力。


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