示波器測量誤差探討ppt課件

1、示波器測試測量誤差探討 Smith Huang Auguest 2019Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 2要點l測測量量誤誤差的定差的定義義l示波器示波器時間軸誤時間軸誤差差 l示波器垂直刻度幅度示波器垂直刻度幅度誤誤差差l避免避免誤誤差和改差和改進進精度的方法精度的方法Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 3 測量誤差的定義l一般來講：在進行任何測量過程中，由于測量方法的不完善，測量設備、測量環(huán)境以及人的觀察力等都不可避免的出現一定的誤差，而使測量結果受到歪曲，使測量結果與被測真值之間存在一定差值，這個差值即是測量誤差。l這里重點探討測量設備的因

2、素帶來的誤差l誤差通常分為幅度相關電壓誤差和時間相關誤差l了解誤差的來源，才能盡量避免和減小誤差Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 4客戶經常碰到的案例及情景l(fā)觸發(fā)抖動怎么這么大？l測試出的電壓怎么相差這么多??？l時間間隔誤差怎么這么大？l我的信號怎么是個這形狀？l小噪聲怎么分離出來啊？l波形好像有異常，但是不知道發(fā)生了什么？lFFT變換頻譜誤差有多大啊Interleaving distortionsIn Time DomainPhase ErrorsAuguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 52，幅度方面誤差的來源包含哪些？（測試出來的值和理想值之間的誤

3、差） 偏置誤差增益誤差l非線性誤差l隨機噪聲誤差Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 62，幅度誤差還包括量化誤差？怎么引起的？l模模擬擬信號信號轉變轉變成數字信號成數字信號時時，ADC采采樣樣芯片的位數決定了芯片的位數決定了這這個個誤誤差的大差的大小，因小，因為為位數決定了能把信號最多分成多少等分位數決定了能把信號最多分成多少等分DecimalSigned Binary+12711111111+110000001 010000000-101111111-12800000000N比特垂直精度的數字化儀將一個模擬電壓轉換為N比特的數字 # Bitsresolution 8 2

4、55:1 N (2n - 1):1數字化的輸出采用帶符號的二進制格式采用帶符號的二進制,屏幕頂部產生的代碼是 +127, 屏幕中間是 0, 屏幕底部是 -128Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 7解釋：ENOB有效比特位決定了最終的量化誤差lENOB決定了決定了 LDB Errorl本底噪聲也會本底噪聲也會貢貢獻幅度的獻幅度的誤誤差差 LDB ErrorQuantatized Digital LevelSample PointsAnalog WaveformsAuguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 82，幅度誤差還包括幅頻響應的貢獻：頻響曲線 full

5、 bw 500MHz filter 250MHz filter結論：同一示波器測試不同頻率同幅度正弦波，幅度結果不一致！500MHz正弦波正弦波1GHz正弦波正弦波2GHz正弦波正弦波幅度隨著幅度隨著頻頻率升高而衰減率升高而衰減Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 92，幅度誤差還包括探頭引入的誤差 full bw 500MHz filter 250MHz filter 結論：1，能用電纜時不用探頭2，能用短的地線，不用長地線，地線越短越好。3，長的地線和信號線形成環(huán)路，環(huán)路面積越大，拾取空間輻射的干擾越多。Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 103，

6、時間方向的誤差l采采樣時鐘樣時鐘本身本身誤誤差，差，采采樣樣位置是否出位置是否出現現在理想位置在理想位置l采采樣樣芯片疊加采芯片疊加采樣樣誤誤差及內插差及內插誤誤差差Interleaving distortionsIn Time DomainPhase ErrorsAuguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 113，時間方向的誤差觸觸發(fā)發(fā)抖抖動動是指示波器是指示波器測測量的觸量的觸發(fā)發(fā)點與理點與理想的觸想的觸發(fā)發(fā)位置的偏差，尤其是市位置的偏差，尤其是市場場上上幾乎都是模幾乎都是模擬擬觸觸發(fā)發(fā),即使即使軟軟件修正，觸件修正，觸發(fā)發(fā)抖抖動動也也較較大，大，RTO的數字觸的數字觸發(fā)發(fā)抖

7、抖動動在在500fs,示波器的底噪聲會示波器的底噪聲會轉換為轉換為抖抖動測動測量的不量的不確定性確定性 Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 124，避免和改進誤差的解決方案l使用平均算法：使用平均算法：l 對對于于穩(wěn)穩(wěn)定的信號，可定的信號，可以采用平均的算法來去除以采用平均的算法來去除噪聲，從而減小噪聲，從而減小誤誤差差l使用好的使用好的電纜電纜和探和探頭頭l 好的探好的探頭頭代表著代表著說頻說頻響好，和示波器匹配程度響好，和示波器匹配程度高，接地高，接地線線足夠短，差分足夠短，差分探探頭頭一定是共模抑制比指一定是共模抑制比指標標好好誤差大小不是由ADC的設計位數決定的，而應該是示波器的系統(tǒng)ENOB有效比特位決定Auguest 2011 | 示波器測試測量誤差探討 | 134，避免和改進誤差的解決方案l使用使用統(tǒng)計統(tǒng)計功能功能l 用用統(tǒng)計統(tǒng)計功能來功能來獲獲得一定置信區(qū)得一定置信區(qū)間間的最的最大大值值，最小，最小值值，平均，平均值值，方差，方差值值l使用噪聲使用噪聲濾濾波器方法波器方法l 軟軟件方式件方式實現實現采采樣樣比特位的提升，比特位的提升，實際實際上是用噪