噪音是一個(gè)無(wú)處不在的普遍問(wèn)題。幾乎處理電路中的每個(gè)人都必須花費(fèi)一定的時(shí)間來(lái)處理噪聲，要么找到噪聲源來(lái)修復(fù)它，要么降低噪聲對(duì)測(cè)量的影響。那么要如何處理示波器噪聲?

噪聲可能來(lái)源，包括設(shè)計(jì)的內(nèi)部或外部來(lái)源，噪聲會(huì)阻擋目標(biāo)信號(hào)。您可能在測(cè)量低電壓(mV)信號(hào)時(shí)遇到困難，例如雷達(dá)傳輸或心臟監(jiān)護(hù)儀。噪聲將使您難以找到信號(hào)的實(shí)際電壓，這可能會(huì)增加抖動(dòng)，并使定時(shí)測(cè)量變得困難。你可能需要一個(gè)干凈無(wú)聲的軌道，專注于設(shè)計(jì)中預(yù)期的信號(hào)。干凈的軌道可用于報(bào)告和文件，清楚地顯示設(shè)計(jì)操作。

您的示波器提供了相應(yīng)的功能和工具來(lái)幫助您處理示波器噪聲。本應(yīng)用指南將回顧測(cè)量過(guò)程中降低噪聲的常用示波器功能，包括僅在TektronixMSO2000和DPO2000系列示波器上提供的創(chuàng)新工具。使用FilterVuTM的可變低通濾波器，您可以從信號(hào)中濾除不需要的噪聲，同時(shí)仍然達(dá)到示波器的全帶寬，并捕捉意外的毛刺，以便您可以專注于目標(biāo)信號(hào)，而不會(huì)錯(cuò)過(guò)關(guān)鍵的高頻事件。

用示波器測(cè)量噪聲信號(hào)。

1.需要穩(wěn)定的觸發(fā)。

在分析信號(hào)之前，你需要一個(gè)穩(wěn)定的顯示器。如果信號(hào)有噪聲，穩(wěn)定的顯示可能是一個(gè)問(wèn)題，這使得難以創(chuàng)建穩(wěn)定的觸發(fā)。大多數(shù)示波器都有多種功能來(lái)幫助你解決這個(gè)問(wèn)題。

通常，創(chuàng)建穩(wěn)定觸發(fā)di的第一步是測(cè)試哪個(gè)觸發(fā)耦合模式有效。許多Tektronix示波器提供高頻(HF)抑制、低頻(LF)抑制和噪聲抑制觸發(fā)耦合選項(xiàng)，每個(gè)選項(xiàng)都可用于為信號(hào)創(chuàng)建穩(wěn)定的觸發(fā)。

HF Reject在觸發(fā)路徑上執(zhí)行低通濾波，試圖忽略任何高頻不穩(wěn)定性或噪聲。LF Reject在觸發(fā)路徑上執(zhí)行高通濾波，試圖防止低頻信號(hào)產(chǎn)生噪聲。噪聲抑制增加了所需的觸發(fā)粘度，以防止隨機(jī)噪聲觸發(fā)。可能很難預(yù)測(cè)這些模式將如何影響您的特定信號(hào)。必要時(shí)逐個(gè)嘗試，以保持觸發(fā)器穩(wěn)定。示波器中的大多數(shù)觸發(fā)系統(tǒng)也提供觸發(fā)抑制控制。該控件僅允許在用戶的延時(shí)定時(shí)器之后觸發(fā)。如果信號(hào)重復(fù)，嘗試調(diào)整觸發(fā)釋放，忽略一些錯(cuò)誤的觸發(fā)。

如果觸發(fā)仍然不穩(wěn)定，大多數(shù)示波器提供帶寬限制濾波器，以便信號(hào)可以通過(guò)低通濾波器。一般低通濾波器只提供幾個(gè)頻率設(shè)置，通常不低于20MHz。對(duì)于許多應(yīng)用程序，如調(diào)試電源問(wèn)題，此設(shè)置可能不夠低。嘗試不同的帶寬設(shè)置，直到達(dá)到穩(wěn)定的觸發(fā)。

2.降低顯示信號(hào)的噪聲

一旦獲得穩(wěn)定的觸發(fā)，可以在示波器上進(jìn)一步調(diào)整噪聲顯示。有許多工具可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn):帶寬限制濾波器(如前所述)、平均采集模式、HiRes采集模式和FilterVu低通濾波器，這是泰克MSO/DPO2000系列示波器上提供的新功能。

3.帶寬受限濾波

帶寬濾波器將示波器的帶寬減小到選定的頻率。也就是說(shuō)，高于所選頻率的頻率將被衰減或完全從觸發(fā)路徑以及采集和顯示路徑中移除。帶寬限制濾波器不僅可以用來(lái)保持穩(wěn)定的觸發(fā)，還可以減少示波器上顯示的噪聲量。

使用帶寬受限濾波器是降低泰克示波器噪聲的簡(jiǎn)單方法之一。如果所有不需要的噪聲頻率都高于固定截止頻率，則特別適合使用帶寬受限濾波器。然而，它也將去除任何可能出現(xiàn)的高速毛刺。示波器提供的帶寬限制設(shè)置一般非常有限，標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)包括250MHz和20MHz。

4.平均采集模式

平均采集模式進(jìn)行幾次完整的采集，逐點(diǎn)平均，得到采集中每個(gè)采樣點(diǎn)的平均電壓。用戶可以調(diào)整包含的平均采集數(shù)量。噪聲在集合之間一般是隨機(jī)的，有時(shí)上升，有時(shí)下降。當(dāng)這些隨機(jī)變化在足夠數(shù)量的樣本中進(jìn)行平均時(shí)，它們將相互抵消，并在屏幕上產(chǎn)生穩(wěn)定的信號(hào)。要使用平均采集模式，必須重復(fù)波形。重復(fù)波形或單個(gè)事件不能被平均。

平均采集模式會(huì)減少各種無(wú)關(guān)信號(hào)和隨機(jī)噪聲，即使頻率很低。此外，它適用于所有示波器時(shí)間/幀設(shè)置。

因?yàn)楸仨毷占鄠€(gè)波形來(lái)創(chuàng)建平均波形，所以當(dāng)輸入信號(hào)改變或前面板旋鈕改變時(shí)，顯示屏的更新速度可能會(huì)很慢。這意味著偶爾的毛刺可能會(huì)被遺漏。

在某些應(yīng)用中，平均采集模式優(yōu)于帶寬受限濾波器，因?yàn)槭静ㄆ鞯娜珟捒捎糜诓蹲礁哳l重復(fù)事件。

降噪:帶寬限制濾波器和平均采集模式

默認(rèn)采集和小電壓正弦波顯示屏。注意，信號(hào)的噪聲為30mV。

帶寬限制濾波器設(shè)置為20 MHz。請(qǐng)注意，噪音量已大大減少。這表明部分噪聲大于20 MHz，但仍有一些頻率較低的噪聲。

平均采集模式平均32次。請(qǐng)注意，正弦波非常干凈，幾乎沒(méi)有噪聲。可以平均去除所有頻率的隨機(jī)噪聲。

5.雇傭獲取模式

有些示波器包括HiRes采集模式，它類(lèi)似于平均采集模式，因?yàn)樗褂闷骄祦?lái)消除噪聲。HiRes對(duì)每次采集執(zhí)行矩形波列平均，對(duì)采集的一個(gè)波形中的多個(gè)相鄰樣本進(jìn)行平均，并生成平均樣本。這樣會(huì)降低高頻噪聲，因?yàn)榍笃骄悼梢缘窒肼曇鸬母咚匐妷鹤兓Ｋ€降低了采樣率，因?yàn)樗鼘⒍鄠€(gè)樣本轉(zhuǎn)換為一個(gè)樣本。因此，HiRes采集模式僅適用于慢速時(shí)間/幀設(shè)置，在這種情況下，示波器仍有足夠的采樣率來(lái)表示被測(cè)信號(hào)。

與平均采集模式不同，HiRes采集模式可用于非重復(fù)波形和單次波形。此外，由于只需要采集一個(gè)波形，因此在輸入或前面板設(shè)置發(fā)生變化后，HiRes采集模式可以更快地顯示和更新。組合時(shí)間上相鄰的多個(gè)樣本也減少了在較低的時(shí)間/幀設(shè)置下產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)的機(jī)會(huì)。

由于雇傭采集模式是一種低通濾波，您可能會(huì)錯(cuò)過(guò)信號(hào)上的高速毛刺。HiRes采集模式會(huì)通過(guò)一些高頻噪聲，這可能會(huì)模糊信號(hào)形狀和邊緣位置。一般來(lái)說(shuō)，它不會(huì)指出在雇傭采集模式中刪除了哪些頻率。

HiRes采集模式可以減少來(lái)自顯示器的一些錯(cuò)誤信號(hào)的頻率;由于HiRes低通濾波器的頻率選擇性較差，仍然可能存在一些錯(cuò)誤的信號(hào)頻率。

降噪:平均采集模式和HiRes 采集模式

6.DSP濾波器有些示波器提供后處理DSP濾波器。

從信號(hào)中去除某些頻率的噪聲。可以完全控制濾波頻率。雖然這些過(guò)濾器可能是靈活的，但它們通常很慢，只適合于單鏡頭或低更新率顯示。它們可能會(huì)在您不知情的情況下過(guò)濾掉重要的毛刺或感興趣的異常事件。

7.FilterVuTM可變低通濾波

泰克MSO/DPO2000系列示波器提供了一個(gè)強(qiáng)大的功能——filterutm可變低通濾波，有助于從信號(hào)中濾除不需要的噪聲，從而降低示波器噪聲。FilterVu允許您選擇應(yīng)用于顯示采集的低通濾波器頻率。除了低通濾波軌跡之外，不明顯的背景軌跡可以用于顯示在干凈的濾波波形下的峰值檢測(cè)(最小/最大采樣)的原始采集，以防止任何意外的高頻毛刺或高振幅噪聲丟失。

通過(guò)FilterVu的可變低通濾波器，在干凈的濾波波形下顯示背景軌跡，背景軌跡顯示峰值檢測(cè)的原始采集。

低通濾波的截止頻率可以通過(guò)前面板進(jìn)行調(diào)整，以控制要降低的噪聲量。過(guò)濾后的頻率讀數(shù)允許檢查信號(hào)中存在哪些噪聲頻率，而不必設(shè)置麻煩的FFT(快速傅立葉變換)。這種調(diào)整甚至可以用于采集的單個(gè)波形，以便可以仔細(xì)檢測(cè)信號(hào)。

作為采集過(guò)程的一部分，F(xiàn)ilterVu可以快速更新HiRes采集模式顯示，并具有后處理DSP濾波器的靈活性和控制功能，同時(shí)保持背景圖像并顯示高頻毛刺和噪聲幅度。

檢測(cè)峰值背景軌跡，直到示波器的帶寬捕捉到信號(hào)的峰值漂移，即使它是單個(gè)波形。這意味著當(dāng)檢測(cè)信號(hào)設(shè)置為低時(shí)間/幀時(shí)，任何可以在zui的快速時(shí)間/幀設(shè)置下捕獲的毛刺仍然可以顯示。

FilterVu捕捉開(kāi)關(guān)模式電源的啟動(dòng)功率。注意屏幕左側(cè)的小負(fù)尖峰。FilterVu的毛刺捕捉功能顯示了這個(gè)尖峰(用紅色圈出)。其他示波器可能會(huì)漏掉這個(gè)毛刺。

噪聲是所有電氣設(shè)計(jì)和調(diào)試工作中的一個(gè)挑戰(zhàn)性問(wèn)題。在上述安泰測(cè)試和整理的應(yīng)用指南中，我們討論了一些用于降低、了解和驗(yàn)證測(cè)量示波器噪聲的工具。Tektronix 2000和DPO2000示波器中的FilterVu低通濾波器增加了一個(gè)強(qiáng)大而靈活的工具，并且產(chǎn)生的成本非常低，使您能夠更好地處理設(shè)計(jì)中的噪聲問(wèn)題。同時(shí)，安泰作為泰克示波器代理商，提供選型、樣機(jī)試用、免費(fèi)技術(shù)培訓(xùn)、售后維修服務(wù)等一站式服務(wù)。

審核編輯：湯梓紅