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12-bit还有“山寨版”?如何挑选高分辨率示波器?


  来源: 鼎阳硬件智库 时间:2024-07-14 编辑:清风
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引言


自从 20 世纪 80 年代中期第一代数字存储示波器问世以来,8-bit的垂直分辨率就成为了示波器的标准配置。对此许多人抱怨过,为什么垂直分辨率不能更高一些?这主要是受限于当时工艺技术水平。


再往后,越来越多的厂商宣称自家的示波器分辨率可达12-bit,与此同时,一些如“高清”、“高精度”、“高分辨”等词汇也开始频繁用于宣传推广,用来表示比传统的8-bit示波器的性能要有所提升。


近年来,各大厂商也纷纷开始重点推广高分辨率示波器,这主要是为了迎合当前的发展趋势,比如电源行业,开关频率从几十KHz,到几百KHz,到现在甚至高达几MHz,这对示波器的带宽、采样率、分辨率都提出了更高的要求。


有这么多的品牌,这么多的型号可供选择,用户们该如何挑选呢?这篇文章就来讨论一下挑选高分辨率示波器的6大要素。


1、分辨率


开启高分辨率模式前


开启高分辨率模式后(增强位数4.0)


提到“分辨率”,有人会说:“选12-bit不就行了?”


实际上,我们要谨防买到“山寨版”的12-bit。


大家可能听说过一个词,叫做“高分辨率模式”,其原理是使用低通滤波器滤除ADC 数据中的量化噪声和热噪声,提高信号的信噪比,从而实现高分辨率,其本质是牺牲带宽来提升分辨率,因此这并不适合测试高频信号。


一般来说8-bit、10-bit的示波器在高分辨率模式下可达12-bit,而12-bit的示波器在高分辨率模式下可达15/16-bit,所以大家在挑选的时候需要仔细浏览数据手册。



2、有效位数ENOB


虽然同为12-bit示波器,但是由于使用的硬件以及软件处理技术不同,各高分辨率示波器之间的水平还是存在参差的,而有效位数则是一个重要的比较项。


示波器的全部噪声源和误差源会降低有效位数,包括模数转换器的量化噪声、热噪声、散粒噪声以及放大器失真等,所以有效位数这个指标通常要明显低于其垂直分辨率。


以下这张图片其实是一个12-bit示波器的ENOB测试结果图,可以看到大概在8.2-bit左右。一般来讲,一个12-bit高分辨率的数字示波器的有效位数大概在7至9位。




某些厂商可能会宣传其12位高分辨率数字示波器的有效位数高达9以上,这也是可能存在的,但这多是由于在测试有效位数的过程中打开了20MHz的带宽限制。


3、本底噪声



本底噪声, 主要来自于衰减器和前置放大器部分,这是任何电路和部件本身无法完全消除的。


示波器在放大信号时,会把前端衰减器的本底噪声一起进行放大,并且ADC在采样时也无法区分,也就是本底噪声会被当成为信号的一部分被我们去进行测量与分析。


而高分辨率示波器常被用来测试如脑电波、电源轨噪声等微小信号,若噪声过大会淹没实际测试信号,因此为了确保精确的信号测量结果,示波器必须具有很低的本底噪声。


关键词:高分辨率示波器 鼎阳    浏览量:7957

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