星空-示波器并非千篇一律：ADC 和低本底噪声为何至关重要

[导读]在工程范畴，精度是焦点要素。不管是对进步前辈电子装备履行质量和机能检测，仍是对复杂系统进行调试，丈量精度的凹凸都直接关系到项目标成功与否。这时候，示波器中的垂直精度概念就显得尤其主要，它权衡的是电压与现实被测旌旗灯号电压之间的一致性。而要实现高垂直精度，要害在在两个身分：一是模数转换器 (ADC) 的位数，二是示波器的本底噪声。 在工程范畴，精度是焦点要素。不管是对进步前辈电子装备履行质量和机能检测，仍是对复杂系统进行调试，丈量精度的凹凸都直接关系到项目标成功与否。这时候，示波器中的垂直精度概念就显得尤其主要，它权衡的是电压与现实被测旌旗灯号电压之间的一致性。而要实现高垂直精度，要害在在两个身分：一是模数转换器 (ADC) 的位数，二是示波器的本底噪声。 ADC 位数的感化 示波器的横轴代表时候基准，凡是以s/div来暗示，而纵轴则暗示电压，以V/div为单元。垂直精度关乎示波器所显示的旌旗灯号电压的切确水平，这对直不雅地显示电旌旗灯号的波形和特点和实现切确的丈量都相当主要。简而言之，示波器屏幕上读取的电压值与现实旌旗灯号电压越接近，就意味着其垂直精度越高。 为了取得最好的读数成果，工程师们需要依靠那些具有最高ADC 位数和最低本底噪声的示波器。更高的 ADC 位数可供给更高的垂直分辩率，从而使得旌旗灯号的显示结果更加切确。而较低的本底噪声，则能最年夜限度地下降示波器对旌旗灯号发生的干扰。这类组合可确保示波器可以或许正确地捕获和显示旌旗灯号的细节，将可能影响丈量成果的任何掉真或噪声降至最低。 具体来讲，一个具有8 位 ADC 的示波器，可以或许将摹拟输入旌旗灯号编码为 256 个分歧的品级（28=256）。每当ADC的位数增添一名，代表其可以转换成的旌旗灯号品级数目就增添一倍。是以，9 位ADC的转换精度是 512 个旌旗灯号品级（29 = 512），10 位ADC的转换精度则是 1,024 个旌旗灯号品级（210 = 1,024），依此类推。 配备 14 位 ADC 的示波器，可将摹拟输入旌旗灯号编码为 16,384 个品级（214 = 16,384）。这一分辩率是常规 12 位 ADC 示波器的 4 倍，更是 8 位 ADC 示波器的 64 倍。得益在这类超高的分辩率，示波器可以或许捕获到旌旗灯号中更邃密的细节信息，进而供给更正确的波形显示。 当这一道理在设定为每格100 mV垂直刻度、且具有8个垂直分格的示波器上利用时，示波器的全屏显示规模到达了 800 mV（100 mV/div * 8 ）。若采取 8 位 ADC 时，这800 mV的全屏规模被划分为 256 个品级，是以意味着每一个品级的分辩率约为 3.125 mV。比拟之下，当采取14 位 ADC 时，不异的 800 mV 显示规模则能被邃密地朋分成 16,384 个品级，使得每一个品级的分辩率高达48.8 µV。如图 1 所示，如斯年夜幅度的分辩率晋升，让工程师们可以或许捕获到旌旗灯号中更加细微的转变，并进行切确丈量。 图1：跟着 ADC 位数的增添，转换的旌旗灯号品级数目也随之增添。这就带来了更高的垂直分辩率，使工程师可以或许丈量加倍细小的旌旗灯号转变 低本底噪声的主要性 虽然更高的ADC 位数对垂直精度相当主要，但它并不是独一的考量身分。示波器的本底噪声一样也饰演着举足轻重的脚色。这里所说的本底噪声，是唆使波器自己所发生的固有噪声，它有可能对正在丈量的旌旗灯号发生干扰，进而激发读数的禁绝确。 包罗示波器在内的所有电子装备城市发生必然水平的噪声。不外，是德科技的方针是尽量地削减噪音干扰。较低的本底噪声意味着示波器对旌旗灯号的影响会削减，从而使丈量成果加倍切确。另外，值得留意的是，小在该本底噪声的旌旗灯号细节将没法被用户不雅测到。这一点在丈量细小电压时显得尤其主要，由于在这类环境下，即便是很小的噪声也会致使读数呈现显著误差。 例如，图 2 展现了一台示波器正在对53 µV的旌旗灯号进行丈量。在设定为 2mV/div的环境下，该示波器的本底噪声小在 50 µV 。得益在如斯低的本底噪声，这台示波器可以或许成功捕获到细小的 53 µV 旌旗灯号。但是，假如换用其他通用示波器，因为它们的本底噪声常常跨越 100 µV ，是以这个旌旗灯号就极可能会被噪声所袒护，从而没法被不雅测到。 图2：本底噪声小在 50 µV 的示波器可捕获到 53 µV 的微弱旌旗灯号，比拟之下，如许的旌旗灯号在其他通用示波器的本底噪声中常常会被沉没而没法被不雅测到 集高 ADC 位数和低本底噪声在一身 将高位数的ADC与低本底噪声相连系，可以或许实现极高的垂直精度。如许一来，示波器便可以或许最正确地捕获和显示旌旗灯号，使工程师可以或许进行切确的丈量，并有用避免可能致使重年夜损掉的毛病。 例如，假如示波用具有 14 位 ADC，并在 2 mV/div、1 GHz 带宽下针对 50 Ohm的输入能连结本底噪声小在 50µV，那末它将展现出出色的垂直精度，进而使工程师可以或许捕获到旌旗灯号中最细小的转变。这一优势对工程师深切洞察、理解、调试和表征设计而言相当主要。另外，示波器成果禁绝确可能会耽误开辟周期、影响产物质量，乃至可能致使组件选择上的风险增添。是以，工程师需要依托那些可以或许为他们供给最好看法和最高正确性的东西和手艺。 必需明白的是，并不是所有示波器的机能都是一样的。工程师们应当选择那些ADC 位数最高且本底噪声极低的示波器，以确保到达最高的垂直精度。这类组合可确保示波器可以或许正确地捕获和显示旌旗灯号，最年夜限度地削减可能影响丈量成果的任何掉真或噪声干扰。高垂直精度对切确丈量、削减误差和节流时候和资本等方面而言相当主要。是以，工程师若投资和利用具有高垂直精度的示波器，即可对其丈量成果布满决定信念，进而提高调试效力。 作者：是德科技产物营销司理 Michelle Tate

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