影响示波器测试精度的五大因素

随着电力电子技术的快速发展，低功耗器件的大量应用以及更加严苛的行业标准约束，对仪器测试的精度越来越关注，开始不满足于市面上示波器幅度测试的分辨率和精度了。

示波器模数转换器ADC位数 接下来由安泰测试Agitek为您分享影响示波器测试精度的五大因素是什么呢?

为提高测试精度最理想的方式是提高示波器ADC位数，但是因为ADC采样率和垂直分辨率性能的互相制约，目前市面上常见的示波器是采用8bit ADC。我们换个角度来看，理论上用满其垂直的动态范围，分辨率就是垂直量程/ 256(2^8)，如果采用12bit ADC的示波器其分辨率为垂直量程/4096(2^12)。显而易见，高比特的ADC可以在测试精度上带来非常大的提升。

现在工程师面临着很多小信号测试的挑战，如果您是电源设计的工程师，纹波测试非常重要，过去纹波电压从几十到一百多mV到目前只有十几mV，甚至很多笔记本和手机上小到几个mV的微小纹波测试。这就对测试用的示波器的分辨率提出严峻的挑战，泰克全新一代示波器其硬件12bit ADC轻松解决微小信号的测试问题。

还有就是叠加在一个大的信号上的小信号测试。为测试到完整的信号，需要选择一个较大的量程，但是又要保证能测试到微小信号变化，如何能准确测试呢?归根结底还是考验示波器垂直分辨率的指标，请参考下图就非常清晰显示了其测试效果的对比。↘↘↘

不同位数ADC示波器测试小信号对比

示波器前端放大器

示波器信号接入第一部分就是前端放大器，它非常重要。前端放大器是专为微小信号测试而设计的，可以使测试设备有更广泛的应用。但是前端放大器在放大有用信号的同时也将噪声放大，理想的情况是选用噪声系数较小的前置放大器。示波器可检测的最小信号也主要取决于前置放大器的噪声。

在泰克全新一代示波器提升了前端放大器的硬件性能，本底噪声降低30%，从而提升了小信号的测试精度。具体的请参考下图：

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。大多数示波器中默认的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，普通示波器以选择的采样率(直到最大采样率)用8位量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。

应优化所有采集阶段，以实现最佳分辨率和噪声性能

示波器的采样率

对于当今嵌入式系统调试来说，混合信号已经非常普遍，最近几年数字信号的速度越来越快，工程师对数字信号处理能力要求越来越高，很多工程师纠结是不是购买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，市面上很多的示波器都名字为混合信号示波器MSO, 为什么不能用这类仪器来数字信号处理呢?

我们来确认下这个问题，当前市面上的MSO确实有数字信号处理能力，可以选配16路数字信号采集，也具有一定的分析功能，但是仔细确认发现其数字信号采样能力有很大的限制。一般一台示波器如果模拟通道的采样率可以做到5GS/s，而其数字通道的采样率只有200MS/s，市面上最高数字采样率到500MS/s。大家都知道采样率对信号还原，尤其对偶发异常信号捕获的重要性，所以就目前的市面的MSO系列混合信号示波器来说，会对测试的结果存在疑虑。

不同采样速率对数字信号细节还原对比

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。