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让您的示波器丈量质量提高 1000 倍的绝技

您是否希望示波器测量尽可能最好?不要满足于普通的测量;只需正确选择信号的显示刻度,即可显著提升测量质量。为什么?因为示波器的采样…

您是否期望示波器丈量尽可能最好?不要满足于一般的丈量;只需正确挑选信号的显现刻度,即可明显进步丈量质量。为什么? 因为示波器的采样率和分辨率在丈量中相同重要。

采样率受示波器水平刻度的影响。其公式为:

采样率 = 存储深度/收集时刻长度

存储深度是一个安稳值,收集时刻长度(或迹线长度)是一个变量,取决于您的每格时刻设置。跟着时刻/格设定值添加,收集时刻长度添加。因为这一切都必须习惯示波器的存储深度,在某一点上,示波器的 ADC 将不得不下降采样率。这实际上意味着什么?咱们以 100 kHz 方波的频率丈量为例。咱们知道频率为 100 kHz 且十分安稳,因而咱们能够运用丈量成果的规范方差来判别丈量的质量。图 1 将 100 kHz 方波的水平显现刻度设置为满刻度 20 毫秒。而且,示波器的采样率已主动从 5 GSa/秒下降到 100 MSa/秒,以使整个迹线能够保存到示波器的存储器中。在大约 1500 次丈量后,丈量的规范方差为 1.49 kHz(约 1.5%)。

可是,假如咱们挑选更小的时刻/格设置值,有用缩短收集时刻长度并进步采样率,看看会发生什么。图 2 所示为同一信号,但水平刻度设为 1.2 微秒/格。规范方差现为 1.5 Hz,是咱们之前丈量成果的千分之一。

图中文字中英对照

1.49 kHz Standard Deviation

1.49 kHz 的规范方差

图中文字中英对照

1.5 Hz Standard Deviation

1.5 Hz 规范方差

所改动的仅仅信号的水平刻度以及示波器的采样率。因而,挑选恰当的示波器水平刻度,关于时刻相关丈量的质量有很大的影响。

与水平刻度对时刻相关丈量有影响相同,笔直刻度也会对笔直相关丈量(电压峰峰值、RMS 等)发生影响。咱们再次以相同的 100 kHz 方波为例,来看看峰峰值电压。图 3 中的信号定标为 770 毫伏/格。丈量成果峰峰值的规范方差为 18 毫伏。将示波器的伏/格设置降至 66 毫伏/格,则丈量成果的规范方差变成 1.22 毫伏。这简直改进了 15 倍!

图中文字中英对照

18 mV Standard Deviation

1.22 mV Standard Deviation

18 mV 规范方差

1.22 mV规范方差

笔直刻度设置为什么会起到效果?经过设置信号刻度,使之尽可能填满屏幕,咱们就能彻底运用示波器的分辨率优势。分辨率是 ADC 能够到达多高精度的标志。分辨率越高, ADC 能检测的笔直电平数量越多。例如,下图所示为一个 2 位 ADC。赤色正弦波是 ADC 的模仿输入,蓝色波形是数字化输入。您能够看到,呈现了四个不同的量化电平。

此图所示为 3 位 ADC 对同一模仿波形进行数字化处理的成果。量化电平数越多, ADC 的数字输出就越挨近模仿输入。

图中文字中英对照

Analog signal

Digitized signal

模仿信号

数字化信号

假如笔直定标的信号只填充了示波器屏幕的一部分,那么您实际上没有充分运用 ADC 的分辨率。例如,假如您将信号定标至占有 3 位 ADC 屏幕的一半,那么在信号上方和下方您会别离留下两个未运用的量化电平。这意味着,您的 3 位 ADC 只能运用四个量化电平,相当于一个 2 位 ADC 的精度。

了解怎么正确地设置示波器信号显现刻度,能极大地改进您的丈量质量。恰当的水平定标会明显改进时刻相关丈量的质量,而恰当的笔直定标则会对笔直相关丈量发生积极影响。下一次运用示波器时,请记住:正确设置信号刻度,能够获得最佳的丈量成果!

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