示波器测量误差探讨.ppt

示波器测试测量误差探讨 Smith Huang Auguest 2011Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 2要点1.测量量误差的定差的定义2.示波器示波器时间轴误差差 3.示波器垂直刻度（幅度）示波器垂直刻度（幅度）误差差4.避免避免误差和改差和改进精度的方法精度的方法Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 31.测量误差的定义l一般来讲：在进行任何测量过程中，由于测量方法的不完善，测量设备、测量环境以及人的观察力等都不可避免的出现一定的误差，而使测量结果受到歪曲，使测量结果与被测真值之间存在一定差值，这个差值即是测量误差l这里重点探讨测量设备的因素带来的误差l误差通常分为幅度相关（电压）误差和时间相关误差l了解了解误差的来源，才能尽量避免和减小差的来源，才能尽量避免和减小误差差Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 4客户经常碰到的案例及情景1.触发抖动怎么这么大？2.测试出的电压怎么相差这么多啊？3.时间间隔误差怎么这么大？4.我的信号怎么是个这形状？5.小噪声怎么分离出来啊？6.波形好像有异常，但是不知道发生了什么？7.FFT变换频谱误差有多大啊Interleaving distortionsIn Time DomainPhase ErrorsAuguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 52，幅度方面误差的来源包含哪些？（测试出来的值和理想值之间的误差） l偏置偏置误差差l增益增益误差差l非线性误差l随机噪声误差Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 62，幅度误差还包括量化误差？怎么引起的？l模模拟信号信号转变成数字信号成数字信号时， ，ADC采采样芯片的位数决定了芯片的位数决定了这个个误差的大差的大小，因小，因为位数决定了能把信号最多分成多少等分位数决定了能把信号最多分成多少等分DecimalSigned Binary+12711111111+110000001 010000000-101111111-12800000000N比特垂直精度的数字化仪将一个模拟电压转换为N比特的数字 # Bitsresolution 8 255:1 N (2n - 1):1数字化的输出采用带符号的二进制格式采用带符号的二进制,屏幕顶部产生的代码是 +127, 屏幕中间是 0, 屏幕底部是 -128Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 7解释：ENOB（有效比特位）决定了最终的量化误差lENOB决定了决定了 LDB Errorl本底噪声也会本底噪声也会贡献幅度的献幅度的误差差± ½ LDB ErrorQuantatized Digital LevelSample PointsAnalog WaveformsAuguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 82，幅度误差还包括幅频响应的贡献：频响曲线 •full bw•500MHz filter•250MHz filter结论：同一示波器测试不同频率同幅度正弦波，幅度结果不一致！500MHz正弦波正弦波1GHz正弦波正弦波2GHz正弦波正弦波幅度随着幅度随着频率升高而衰减率升高而衰减Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 92，幅度误差还包括探头引入的误差•full bw•500MHz filter•250MHz filter 结论：1，能用电缆时不用探头2，能用短的地线，不用长地线，地线越短越好。

3，长的地线和信号线形成环路，环路面积越大，拾取空间辐射的干扰越多Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 103，时间方向的误差l采采样时钟本身本身误差，差，采采样位置是否出位置是否出现在理想位置在理想位置l采采样芯片叠加采芯片叠加采样误差及内插差及内插误差差Interleaving distortionsIn Time DomainPhase ErrorsAuguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 113，时间方向的误差l触触发抖抖动是指示波器是指示波器测量的触量的触发点与点与理想的触理想的触发位置的偏差，尤其是市位置的偏差，尤其是市场上上几乎都是模几乎都是模拟触触发,即使即使软件修正，触件修正，触发抖抖动也也较大，大，RTO的数字触的数字触发抖抖动在在500fs,l示波器的底噪声会转换为抖动测量的示波器的底噪声会转换为抖动测量的不确定性不确定性 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 124，避免和改进误差的解决方案l使用平均算法： 对于稳定的信号，可以采用平均的算法来去除噪声，从而减小误差l使用好的电缆和探头 好的探头代表着说频响好，和示波器匹配程度高，接地线足够短，差分探头一定是共模抑制比指标好误差大小不是由ADC的设计位数决定的，而应该是示波器的系统ENOB（有效比特位）决定Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 134，避免和改进误差的解决方案l使用统计功能 用统计功能来获得一定置信区间的最大值，最小值，平均值，方差值l使用噪声滤波器方法 软件方式实现采样比特位的提升，实际上是用噪声滤波器过滤噪声，提高测量精度直方图统计出参数值落入每个柱状中的次数，根据次数相对整个区间事件次数的比值进行绘图1 Channel1 ChannelOriginalWaveformEnvelopeWaveformHi-ResWaveform。