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怎么运用示波器剖析电路信号的偶然误差?

大部分电路信号都存在偶然误差,偶然误差服从正态分布,所以在示波器测量中,我们可以根据测量的标准差值来分析信号抖动情况。这也是我们在

大部分电路信号都存在偶然误差,偶然误差遵守正态散布,所以在示波器丈量中,咱们能够依据丈量的规范差值来剖析信号颤动状况。这也是咱们在计算值中参加规范差的原因。

示波器的参数丈量计算中,有一项不为人知的计算成果——规范差(Stdev),本期咱们由深到浅,从客观的视点去了解它和背面的含义。

以一个周期为2us(频率500KHz)的方波信号为例,如图1所示为“周期”的丈量计算成果,有个“Stdev”规范差给人感觉很熟悉却又很生疏,好像它的存在是剩余的,其实不然,咱们先来引进一个概念“正态散布”。

图1 频率500KHz方波丈量计算

注:被测方波信号运用函数发生器生成,频率500kHz,周期2us,周期颤动满意正态散布,理论规范差σ为20.0887ns。

正态散布是有必定规则特性的随机散布,能够依据它的规范差值来确认数据距均匀值的动摇规模及动摇概率散布状况。

如图2所示为正态散布概率,以均匀值u为中心点,其间:

1、落在1倍规范差[u-σ, u+σ]区域的概率为68.2%;

2、落在2倍规范差[u-2σ, u+2σ]区域的概率为95.4%;

3、落在3倍规范差[u-3σ, u+3σ]区域的概率为99.6%,

“u”为均匀值,与示波器计算成果中的“Avg”对应;

“σ”为规范差,与示波器计算成果中的“Stdev”对应。

所以大部分电路信号都存在偶然误差,偶然误差遵守正态散布,所以在示波器丈量中,咱们能够依据丈量的规范差值来剖析信号距均匀值的动摇规模及动摇概率散布状况。

图2 正态散布概率

咱们在示波器上看到的规范差(Stdev)丈量成果,其实便是为1倍规范差(1σ),参照正态散布曲线,咱们不难理解规范差的物理含义。留意,规范差没有固定的单位,在计算中其单位与丈量项共同。

如本例丈量的周期规范差1σ=20.03ns,与函数发生器的期望值σ=20.0887ns十分挨近,阐明丈量成果是正确的,丈量成果代表的物理含义如表 1所列。

表1 规范差的物理含义

总结:

经过示波器的丈量计算的各项成果,咱们能够对被测信号的质量有个大体的评价,如本例中信号的周期颤动。丈量计算时有几个要素会影响丈量成果,要略微留意一下。

  • 采样频率:采样率越高,分辨率就越精密,丈量精度高;反之丈量精度低。

  • 样本数量:参数计算的样本数量越多,越挨近实际状况,计算成果也越精确;许多样本有提利于进步均匀精度,一起可还能够补偿某些条件下采样率低带来的精度影响。

现在市面上许多的示波器在丈量时则是进行样本点数抽取,抽取其间的一段数据或许一个周期的数据进行丈量,影响了采样频率和下降样本数量,导致丈量精度下降。

可是ZDS2024 Plus示波器支撑250Mpts全存深度原始采样点的“真实含义”的丈量计算。所谓“真实含义的丈量”便是悉数根据原始的采样点,不进行任何的样本抽取,进行全存储深度丈量,即使是在1GSa/s下,250Mpts样本点悉数都进行丈量与计算。

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