示波器測量誤差探討ppt課件

1、示波器測試測量誤差探討 Smith Huang Auguest 2019Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 2要點l測測量量誤誤差的定差的定義義l示波器示波器時間軸誤時間軸誤差差 l示波器垂直刻度幅度示波器垂直刻度幅度誤誤差差l避免避免誤誤差和改差和改進(jìn)進(jìn)精度的方法精度的方法Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 3 測量誤差的定義l一般來講：在進(jìn)行任何測量過程中，由于測量方法的不完善，測量設(shè)備、測量環(huán)境以及人的觀察力等都不可避免的出現(xiàn)一定的誤差，而使測量結(jié)果受到歪曲，使測量結(jié)果與被測真值之間存在一定差值，這個差值即是測量誤差。l這里重點探討測量設(shè)備的因

2、素帶來的誤差l誤差通常分為幅度相關(guān)電壓誤差和時間相關(guān)誤差l了解誤差的來源，才能盡量避免和減小誤差A(yù)uguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 4客戶經(jīng)常碰到的案例及情景l(fā)觸發(fā)抖動怎么這么大？l測試出的電壓怎么相差這么多??？l時間間隔誤差怎么這么大？l我的信號怎么是個這形狀？l小噪聲怎么分離出來??？l波形好像有異常，但是不知道發(fā)生了什么？lFFT變換頻譜誤差有多大啊Interleaving distortionsIn Time DomainPhase ErrorsAuguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 52，幅度方面誤差的來源包含哪些？（測試出來的值和理想值之間的誤

3、差） 偏置誤差增益誤差l非線性誤差l隨機噪聲誤差A(yù)uguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 62，幅度誤差還包括量化誤差？怎么引起的？l模模擬擬信號信號轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號成數(shù)字信號時時，ADC采采樣樣芯片的位數(shù)決定了芯片的位數(shù)決定了這這個個誤誤差的大差的大小，因小，因為為位數(shù)決定了能把信號最多分成多少等分位數(shù)決定了能把信號最多分成多少等分DecimalSigned Binary+12711111111+110000001 010000000-101111111-12800000000N比特垂直精度的數(shù)字化儀將一個模擬電壓轉(zhuǎn)換為N比特的數(shù)字 # Bitsresolution 8 2

4、55:1 N (2n - 1):1數(shù)字化的輸出采用帶符號的二進(jìn)制格式采用帶符號的二進(jìn)制,屏幕頂部產(chǎn)生的代碼是 +127, 屏幕中間是 0, 屏幕底部是 -128Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 7解釋：ENOB有效比特位決定了最終的量化誤差lENOB決定了決定了 LDB Errorl本底噪聲也會本底噪聲也會貢貢獻(xiàn)幅度的獻(xiàn)幅度的誤誤差差 LDB ErrorQuantatized Digital LevelSample PointsAnalog WaveformsAuguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 82，幅度誤差還包括幅頻響應(yīng)的貢獻(xiàn)：頻響曲線 full

5、 bw 500MHz filter 250MHz filter結(jié)論：同一示波器測試不同頻率同幅度正弦波，幅度結(jié)果不一致！500MHz正弦波正弦波1GHz正弦波正弦波2GHz正弦波正弦波幅度隨著幅度隨著頻頻率升高而衰減率升高而衰減Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 92，幅度誤差還包括探頭引入的誤差 full bw 500MHz filter 250MHz filter 結(jié)論：1，能用電纜時不用探頭2，能用短的地線，不用長地線，地線越短越好。3，長的地線和信號線形成環(huán)路，環(huán)路面積越大，拾取空間輻射的干擾越多。Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 103，

6、時間方向的誤差l采采樣時鐘樣時鐘本身本身誤誤差，差，采采樣樣位置是否出位置是否出現(xiàn)現(xiàn)在理想位置在理想位置l采采樣樣芯片疊加采芯片疊加采樣樣誤誤差及內(nèi)插差及內(nèi)插誤誤差差I(lǐng)nterleaving distortionsIn Time DomainPhase ErrorsAuguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 113，時間方向的誤差觸觸發(fā)發(fā)抖抖動動是指示波器是指示波器測測量的觸量的觸發(fā)發(fā)點與理點與理想的觸想的觸發(fā)發(fā)位置的偏差，尤其是市位置的偏差，尤其是市場場上上幾乎都是模幾乎都是模擬擬觸觸發(fā)發(fā),即使即使軟軟件修正，觸件修正，觸發(fā)發(fā)抖抖動動也也較較大，大，RTO的數(shù)字觸的數(shù)字觸發(fā)發(fā)抖

7、抖動動在在500fs,示波器的底噪聲會示波器的底噪聲會轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為抖抖動測動測量的不量的不確定性確定性 Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 124，避免和改進(jìn)誤差的解決方案l使用平均算法：使用平均算法：l 對對于于穩(wěn)穩(wěn)定的信號，可定的信號，可以采用平均的算法來去除以采用平均的算法來去除噪聲，從而減小噪聲，從而減小誤誤差差l使用好的使用好的電纜電纜和探和探頭頭l 好的探好的探頭頭代表著代表著說頻說頻響好，和示波器匹配程度響好，和示波器匹配程度高，接地高，接地線線足夠短，差分足夠短，差分探探頭頭一定是共模抑制比指一定是共模抑制比指標(biāo)標(biāo)好好誤差大小不是由ADC的設(shè)計位數(shù)決定的，而應(yīng)該是示波器的系統(tǒng)ENOB有效比特位決定Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 134，避免和改進(jìn)誤差的解決方案l使用使用統(tǒng)計統(tǒng)計功能功能l 用用統(tǒng)計統(tǒng)計功能來功能來獲獲得一定置信區(qū)得一定置信區(qū)間間的最的最大大值值，最小，最小值值，平均，平均值值，方差，方差值值l使用噪聲使用噪聲濾濾波器方法波器方法l 軟軟件方式件方式實現(xiàn)實現(xiàn)采采樣樣比特位的提升，比特位的提升，實際實際上是用噪