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,要点,测量误差的定义 示波器时间轴误差 示波器垂直刻度（幅度）误差 避免误差和改进精度的方法,测量误差的定义,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。 这里重点探讨测量设备的因素带来的误差 误差通常分为幅度相关（电压）误差和时间相关误差 了解误差的来源，才能尽量避免和减小误差,客户经常碰到的案例及情景,触发抖动怎么这么大？ 测试出的电压怎么相差这么多啊？ 时间间隔误差怎么这么大？ 我的信号怎么是个这形状？ 小噪声怎么分离出来啊？ 波形好像有异常，但是不知道发生了什么？ FFT变换频谱误差有多大啊,2，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）,偏置误差 增益误差,非线性误差 随机噪声误差,2，幅度误差还包括量化误差？怎么引起的？,模拟信号转变成数字信号时，ADC采样芯片的位数决定了这个误差的大小，因为位数决定了能把信号最多分成多少等分,Decimal Signed Binary +127 11111111 +1 10000001 0 10000000 -1 01111111 -128 00000000,N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 # Bits resolution 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,解释：ENOB（有效比特位）决定了最终的量化误差,ENOB决定了 LDB Error 本底噪声也会贡献幅度的误差,2，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,1GHz正弦波,2GHz正弦波,幅度随着频率升高而衰减,2，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。,3，时间方向的误差,采样时钟本身误差，采样位置是否出现在理想位置 采样芯片叠加采样误差及内插误差,3，时间方向的误差,触发抖动是指示波器测量的触发点与理想的触发位置的偏差，尤其是市场上几乎都是模拟触发,即使软件修正，触发抖动也较大，RTO的数字触发抖动在500fs, 示波器的底噪声会转换为抖动测量的不确定性,4，避免和改进误差的解决方案,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 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,4，避免和改进误差的解决方案,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 使用噪声滤波器方法 软件方式实现