影响泰克示波器测试精度的五大因素是什么

随着电力电子技术的快速发展，小功率器件的大量应用和行业标准的日益严格，让人们越来越重视仪器测试的准确性，而市场上示波器的幅度测试的分辨率和准确度并不令人满意。

　　示波器的模数转换器ADC位数接下来，安泰测试Agitek将与您分享影响泰克示波器测试精度的五大因素是什么?

　　提高测试精度最理想的方法是增加示波器ADC的位数。但是，由于ADC采样率和垂直分辨率性能的相互制约，目前市场上常见的示波器使用的是8位ADC。我们换个角度来看。理论上，如果它的垂直动态范围是满的，那么分辨率就是垂直范围/256(2 ^ 8) 。如果使用带12位ADC的示波器，其分辨率为垂直范围/4096(2 ^ 12) 。显然，高位ADC可以大大提高测试精度。

　　现在工程师们面临着小信号测试的诸多挑战。如果你是电源设计的工程师，纹波测试很重要。以前纹波电压从几十到一百多mv，现在只有十几mv，甚至很多笔记本和手机上几mv的微小纹波测试。这对测试用泰克示波器的分辨率提出了严峻的挑战。泰克新一代示波器的硬件12位ADC可以轻松解决小信号的测试问题。

　　还有小信号测试叠加大信号。为了测试一个完整的信号，需要选择一个较大的测量范围，但也要保证能测试到一个很小的信号变化。怎么才能准确的检测出来？归根结底也是检验示波器垂直分辨率的一个指标。请参考下图清楚地展示其测试结果的对比。

　　示波器前端放大器

　　信号接入示波器的第一部分是前端放大器，非常重要。前端放大器是专门为小信号测试设计的，可以使测试设备的应用更加广泛。然而，前端放大器在放大有用信号的同时也放大了噪声。理想情况下，应选择噪声系数较小的前端放大器。示波器能检测到的最小信号也取决于前置放大器的噪声。

　　在泰克，新一代示波器提高了前端放大器的硬件性能，噪底降低了30%，从而提高了小信号的测试精度。详情请参考下图:

　　泰克新MDO3系示波器和传统示波器本底噪声对比

　　示波器采集模式

　　在泰克示波器中，“采集模式”一词指波形数据的原始表示，通常是8位分辨率。所有后续处理操作(显示、自动测量、光标、数学和应用)都基于采集模式定义的信号数据表示。大多数示波器的默认采集模式是采样模式。这是最简单的采集模式。在这种模式下，普通示波器以选定的采样速率 (最大采样速率) 用8位值表示波形上的每个点。

　　在测量低压小信号时，有两种采集模式非常重要，具体视波形的可重复性而定，因为它们可以用来改善测量分辨率：平均模式和HiRes 模式，下面详细介绍了这两种模式。

　　① 平均模式。

       平均模式是示波器采集系统中基本降噪的信号处理技术之一。通过使用两次或两次以上采集的数据，对采集的数据点采用逐点平均的方法，形成输出波形。平均模式改善了信噪比，降低了与触发无关的噪声，提高了垂直分辨率，可以更简便地观察重复信号。

　　② 高分辨率模式。

　　HiRes模式，它计算并显示每个采样间隔中所有顺序样点值的平均值。这种模式提供了一种方法，用过采样获得与波形有关的进一步信息。在HiRes模式下，通过获得进一步水平采样信息，可以提供更高的垂直分辨率，降低带宽和噪声。HiRes处理在定制硬件中完成，以最大限度地提高速度。HiRes模式较平均模式的一个关键优势，是即使单次采集也可以使用HiRes模式。

　　示波器的采样率

　　如今，混合信号在嵌入式系统调试中非常普遍。近年来，数字信号的速度越来越快，工程师对数字信号处理能力的要求也越来越高。许多工程师都在纠结是否要买一个专用的逻辑分析仪来进行高速数字信号处理。这里有个问题。市场上的许多示波器被称为混合信号示波器MSO。为什么这些仪器不能用于数字信号处理?

　　我们来确认一下这个问题。目前市场上的MSO确实具有数字信号处理能力，可以选择16路数字信号采集，并且还具有一定的分析功能。但仔细确认，其数字信号采样能力受到很大限制。一般如果示波器模拟通道的采样率可以达到5GS/s，但是其数字通道的采样率只有200MS/s，市面上最高的数字采样率是500ms/s，大家都知道采样率对信号还原的重要性，尤其是对偶发性异常信号的捕捉，所以目前市面上的MSO系列混合信号示波器的测试结果都存在疑问。

　　由上图可以看出，对于现在越来越快的数字信号调试，需要更高的采样速率捕获数字信号细节，如果采样率不够就如图5所示会丢失信号的细节，甚至还会显示完全错误的信息。

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