示波器測量誤差探討

示波器測量誤差探討第一頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三要點測量誤差的定義示波器時間軸誤差 示波器垂直刻度（幅度）誤差避免誤差和改進精度的方法第二頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三測量誤差的定義一般來講：在進行任何測量過程中，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。這里重點探討測量設(shè)備的因素帶來的誤差誤差通常分為幅度相關(guān)（電壓）誤差和時間相關(guān)誤差了解誤差的來源，才能盡量避免和減小誤差第三頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三客戶經(jīng)常碰到的案例及情景觸發(fā)抖動怎么這么大？測試出的電壓怎么相差這么多??？時間間隔誤差怎么這么大？我的信號怎么是個這形狀？小噪聲怎么分離出來??？波形好像有異常，但是不知道發(fā)生了什么？FFT變換頻譜誤差有多大啊InterleavingdistortionsInTimeDomainPhaseErrors第四頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三2，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差）

偏置誤差增益誤差非線性誤差隨機噪聲誤差第五頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三2，幅度誤差還包括量化誤差？怎么引起的？模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號時，ADC采樣芯片的位數(shù)決定了這個誤差的大小，因為位數(shù)決定了能把信號最多分成多少等分Decimal SignedBinary+127 11111111+1 100000010 10000000-1 01111111-128 00000000N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

#Bits

resolution8 255:1N (2n-1):1數(shù)字化的輸出采用帶符號的二進制格式采用帶符號的二進制,屏幕頂部產(chǎn)生的代碼是+127,屏幕中間是0,屏幕底部是-128第六頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三解釋：ENOB（有效比特位）決定了最終的量化誤差ENOB決定了LDBError本底噪聲也會貢獻幅度的誤差±?LDBErrorQuantatizedDigitalLevelSamplePointsAnalogWaveforms第七頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三2，幅度誤差還包括幅頻響應(yīng)的貢獻：頻響曲線

fullbw500MHzfilter250MHzfilter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1GHz正弦波2GHz正弦波幅度隨著頻率升高而衰減第八頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三2，幅度誤差還包括探頭引入的誤差fullbw500MHzfilter250MHzfilter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。第九頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三3，時間方向的誤差采樣時鐘本身誤差，采樣位置是否出現(xiàn)在理想位置采樣芯片疊加采樣誤差及內(nèi)插誤差I(lǐng)nterleavingdistortionsInTimeDomainPhaseErrors第十頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三3，時間方向的誤差觸發(fā)抖動是指示波器測量的觸發(fā)點與理想的觸發(fā)位置的偏差，尤其是市場上幾乎都是模擬觸發(fā),即使軟件修正，觸發(fā)抖動也較大，RTO的數(shù)字觸發(fā)抖動在500fs,示波器的底噪聲會轉(zhuǎn)換為抖動測量的不確定性

第十一頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三4，避免和改進誤差的解決方案使用平均算法：對于穩(wěn)定的信號，可以采用平均的算法來去除噪聲，從而減小誤差使用好的電纜和探頭好的探頭代表著說頻響好，和示波器匹配程度高，接地線足夠短，差分探頭一定是共模抑制比指標(biāo)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）決定第十二頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三4，避免和改進誤差的解決方案使用統(tǒng)計功能用統(tǒng)計功能來獲得一定置信區(qū)間的最大值，最小值，平均值，方差值使用噪聲濾波器方法軟件方式實現(xiàn)采樣比特位的提升，實際上是用噪聲濾波器過濾噪聲，提高測量精度直方圖統(tǒng)計出參數(shù)值落入每個柱狀中的次數(shù)，根據(jù)次數(shù)