數字示波器是由模擬前端、ADC、觸發電路、數據處理和波形顯示幾部分組成的。其中模擬前端和ADC都會給被測信號增加額外的噪聲。在不連接任何信號的情況下,通過示波器測量得到的噪聲一般被稱作儀器的底噪聲。底噪聲的大小對測量微弱信號很重要,如果底噪聲較大,達到了和被測信號類似的大小,信號將淹沒在噪聲中,無法得到有價值的信息。
影響底噪聲的因素有哪些?如何測量一臺儀器的底噪聲呢?
首先在不連接任何信號時,示波器的BNC前端也是可以接收到空間的電磁波信號的。除非做好端接,否則一定會有從DC開始到高頻的噪聲信號。但示波器的模擬前端是有幅頻特性的,也就是說在頻率高到一定程度,達到示波器帶寬點,信號會發生衰減,使高頻段噪聲分量減少。分析超過示波器帶寬頻段的噪聲沒有意義。因此帶寬限制功能影響底噪的數值,我們應該在相同帶寬,不使用帶寬限制時比較儀器的底噪。
示波器的阻抗設置也會對底噪聲大小產生影響,1Mohms高阻會減低電路帶寬,使顯示的噪聲減小。而50ohms阻抗電路為全匹配狀態,顯示的噪聲會大一些。
還有一個大家容易忽略的因素也會影響顯示出來的噪聲大小,那就是采樣率。對于同樣的信號,如果示波器的采樣率很高,微小的波形細節都會被采集到。這時波形的任何小的毛刺都不會漏失,波形會很“粗”,噪聲較大。但采樣率低時,采樣點之間的間隔較大,一些毛刺等信號會漏失,顯示出來的波形會“細”一些,噪聲小一些。大家都知道,采樣率是與時基設定和存儲深度選擇都有關系的,如果我們比較兩臺示波器的噪聲,需要保證其時基、存儲和采樣率大體一致,否則對高采樣和長存儲的示波器是不公平的。
也許有朋友會提出ADC的位數是否對噪聲的大小也有影響呢?這個影響對示波器來說很有限。我們不要一味地認為12位的ADC噪聲性能一定遠優于8位的。如前文所述,模擬前端是噪聲的重要來源。如果示波器的模擬前端設計有問題,進入ADC之前的信號已經疊加了大量噪聲,噪聲的大小可能已經遠超過了bit數增加帶來的量化優勢。對噪聲再精確的采集得到的也還是噪聲。所以大家要跟據自己的測量需求,合理選擇示波器。
DS2000系列示波器擁有業內領先的500uV/div設置,優秀的模擬前段設計 可以提供非常小的底噪,是測量微小信號的不二選擇。
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