揭開測試測量的小秘密——每周一考 【第4周】

2、有什么方法可以提高示波器的電壓測量精度？

3、示波器能做頻譜分析嗎？和頻譜儀有什么區(qū)別？

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1、示波器里集成硬件頻率計(jì)有什么好處？

（答案由安捷倫李凱提供）時鐘頻率測量是一項(xiàng)基本的測量參數(shù)。傳統(tǒng)的示波器是對采樣到的時鐘波形的周期進(jìn)行測量，然后根據(jù)周期的測量結(jié)果計(jì)算出信號頻率。當(dāng)信號的周期比較短或上升沿比較緩慢時，周期時間測量的誤差會比較大，通常只能提供3位左右的有效數(shù)字，因此計(jì)算出的頻率結(jié)果也通常只能提供3位左右的測量精度。而頻率計(jì)則是用硬件電路直接對被測信號邊沿進(jìn)行計(jì)數(shù)從而得到精確的頻率結(jié)果，因此硬件頻率計(jì)的頻率測量精度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通示波器。Agilent的7000/6000/3000X都內(nèi)置了硬件頻率計(jì)，可以進(jìn)行10ppm量級的精確頻率測量，當(dāng)使用精準(zhǔn)外部時基時測量精度還可以更高。

2、有什么方法可以提高示波器的電壓測量精度？

（答案由安捷倫李凱提供）實(shí)時示波器主要用于觀察快速變化的電壓波形，因此實(shí)時示波器通常都有比較高的采樣率。但是在提高實(shí)時示波器的ADC采樣率的同時，很難兼顧高的分辨率，因此目前市面上的絕大部分實(shí)時示波器都采用8bit的ADC芯片。8bit的ADC的理論垂直電壓分辨率可以達(dá)到滿量程的1/256，再加上其它非線性和噪聲等問題，實(shí)際示波器的直流電壓測量精度一般為滿量程的2%左右。如果需要提高示波器的電壓測量精度，通常可以使用2種方法：一種是平均模式，另一種是高分辨率模式。平均模式就是采集多個波形并把每個波形中相同時刻的點(diǎn)的幅度值做線性平均來減小隨機(jī)噪聲，從而提高電壓測量精度。平均模式不會減少系統(tǒng)帶寬，但是要求被測信號是重復(fù)性信號，否則信號也會被平均掉。高分辨率模式則是另一種方法，它是對在同一段波形中的相鄰點(diǎn)做平均，從而減小隨機(jī)噪聲。高分辨率模式不要求信號是重復(fù)性的，但由于在相鄰點(diǎn)間做平均，所以會降低系統(tǒng)帶寬，一般適用于頻率不太高的小信號測量。Agilent的Infiniium系列示波器里在高分辨率模式下可以設(shè)置等效的分辨率到最大12bit，并可以指示當(dāng)前情況下的系統(tǒng)帶寬，從而避免了用戶在使用高分辨率模式時過濾掉有用信號。

3、示波器能做頻譜分析嗎？和頻譜儀有什么區(qū)別？

（答案由安捷倫李凱提供）目前大部分實(shí)時示波器都可以對采集到的時域信號做FFT變化以得到信號的頻譜，并可以象頻譜儀一樣設(shè)置中心頻點(diǎn)、span等，方便了需要對信號做頻域分析的用戶。比如做電源測試的人員可以通過FFT功能分析電源紋波噪聲的頻率，做高速數(shù)字設(shè)計(jì)的人員可以通過研究數(shù)字信號的頻率分布來設(shè)計(jì)和優(yōu)化傳輸通道設(shè)計(jì)。用示波器做頻譜分析還有一個好處就是可以靈活使用各種探頭去探測被測信號。示波器和頻譜儀做頻譜分析的主要區(qū)別在于動態(tài)范圍不同，頻譜儀一般采用窄帶掃頻的方式，其動態(tài)范圍通?？梢宰龅?0db左右或者更高。而示波器里8bit的ADC制約了其做FFT分析的動態(tài)范圍，一般動態(tài)范圍在40dB左右。所以如果要測有大信號存在下的微小信號的頻譜，就需要用到頻譜儀。