如何提高示波器测量小信号精度

如何提高示波器测量小信号精度

摘要

工程师在使用示波器时经常会遇到需要测量毫伏级的信号，测量精度问题**是工程师们关注的重点，那么如何尽可能的提高测量小信号的精度呢。我们今天就讨论用示波器测量小信号的相关注意事项，抛砖引玉，欢迎大家提出更好的方法。

数字示波器工作原理如图所示，模拟信号通过输入通道进入示波器即会通过一个放大器，我们称之为垂直增益放大器。该放大器是处于ADC之前，对模拟信号进行放大（若信号过大，则通过衰减器进行衰减）。经过放大或衰减的信号再通过ADC才转化成数字信号，然后通过处理终显示在示波器屏幕上面。

垂直灵敏度

众所周知，进行波形测量时需要调整垂直旋钮，使波形尽量占满示波器整个显示栅格。这样做的目的是使测量当中的量化噪声尽量小。因此，在进行小信号测量时，比如毫伏级的信号，我们需要将垂直灵敏度设置到小才能尽可能的降低量化误差的影响。由于各个示波器厂家的垂直增益放大器各不相同，因此体现出来的放大性能也不一样，垂直灵敏度所能达到的小值也不一样。

触发

我们还需要对信号进行测量肯定需要一个稳定的触发，尤其是对于小信号。因为在信噪比小的时候噪声或干扰较大，往往不能形成稳定的触发，这就需要一个稳定的能抗噪声干扰的触发系统。值得注意的是我们ZDS2024使用的是数字触发器使用全数字处理技术，不存在物理通路，不受外在因素（器件特性、环境温度等）影响，因此触发抖动非常小，波形显示稳定性高。并且触发灵敏度调节方便，可适应于各种场合，非常有用。我们对比了几家同行的示波器，可以通过触发点的抖动情况看出

底噪

测量精度是受多方面影响的，比如本底噪声就是其中很重要的一个因素，特别是对于小信号测量。举个例子：如果示波器本底噪声过大，淹没了小信号，那此时即使用再好的测量手段，量化误差再小也是测量不到信号的，因为在输入ADC之前的模拟前端，信号就已经“消失”在本底噪声之中了。本底噪声主要受示波器模拟前端设计影响。优良的模拟前端设计可以将示波器本底噪声降至低，这样就可以在测量小幅值信号的时候，给测量带来小的影响。

所以，对于信号的测量精度，需要综合各方面的因素来看。
 

我们利用Keysight 33600A信号源发生一个10KHz，5mV峰峰值的正弦波，对比一下我们ZDS2022示波器和同行示波器的测试效果。