用高分辨率示波器測量微小信號
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實時示波器由于采樣率高，ADC位數(shù)很難提高。在需要高分辨率測量的場合經(jīng)常由低采樣率的數(shù)據(jù)采集卡來實現(xiàn)。為滿足高分辨率的測試需求，美國力科公司研發(fā)了新型的實時示波器WaveRunner HRO 6Zi，簡稱HRO(高分辨率示波器)。其ADC位數(shù)達12位，同時具備較高的采樣率-2GS/s。存儲深度(記錄長度)可以達到每通道256M采樣點。HRO示波器高分辨率、高采樣率和長存儲特性使其在多數(shù)測試場合中都能替代數(shù)據(jù)采集卡。當(dāng)然，它也具備示波器所擅長的測量、分析和調(diào)試功能，其易用性更好。
ADC位數(shù)對垂直分辨率有多大影響？我們來看圖1，這是用8位示波器和12位示波器分別對同一個信號采集后，對其中部分波形放大顯示的結(jié)果。
圖1：8位示波器和12位示波器捕獲波形對比
垂直分辨率還和示波器本身的噪聲和失真水平有關(guān)。打個比方，一臺高分辨率的電視機，如果它內(nèi)部電路的噪聲很大，導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)很多雪花點。即便是高清片源也會被這些雪花點給模糊了。同樣道理，示波器ADC能夠分辨的最小電壓也可能淹沒在示波器的噪聲中。如何評估示波器的噪聲水平呢？有的示波器廠家喜歡采用基底噪聲：示波器不輸入信號，測量基線的噪聲大小。這種指標(biāo)只能作為參考。因為沒有人使用示波器時不輸入信號。有無輸入信號，示波器內(nèi)部電路的工作狀態(tài)可能差別很大。圖2是某示波器沒有輸入信號和輸入一個高信噪比5GHz正弦波的對比圖，并分別對時域波形做FFT，觀察頻域。在沒有信號輸入時，頻域噪底比較平坦；而輸入正弦波后，除了信號基頻和諧波分量以外，出現(xiàn)了不少雜散，而且噪底的形狀也不再平坦。因此，基線噪聲不是評估示波器噪聲水平的合理指標(biāo)。
圖2：示波器沒有輸入信號和輸入一個高信噪比5GHz正弦波的對比圖
力科HRO不僅ADC位數(shù)比其他實時示波器高，也有極低的噪聲水平。其典型的信噪比為55dB，而8位示波器一般只有35~40dB。圖3是將一個多諧波信號分別輸入到8位和12位示波器，轉(zhuǎn)化到頻域觀察的圖形。兩者頻域的垂直刻度和基準(zhǔn)都一樣。從圖中可以看出，12位示波器的頻域噪底比8位示波器低大約10dB。
圖3：將一個多諧波信號分別輸入到8位和12位示波器，轉(zhuǎn)化到頻域觀察
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