HRO系列之三——高分辨率示波器WaveRunner HRO 6Zi
實時示波器由于采樣率高,ADC位數(shù)很難提高。在需要高分辨率測量的場合經(jīng)常由低采樣率的數(shù)據(jù)采集卡來實現(xiàn)。為滿足高分辨率的測試需求,美國力科公司研發(fā)了新型實時示波器WaveRunner HRO 6Zi,簡稱HRO (High Resolution Oscilloscope)。其ADC位數(shù)到達12bit,同時具備較高的采樣率 - 2GS/s。存儲深度(記錄長度)可以到達每通道256M采樣點。HRO示波器高分辨率、高采樣率和長存儲特性使其在多數(shù)測試場合中都能替代數(shù)據(jù)采集卡。當(dāng)然,它也具備示波器擅長的測量、分析和調(diào)試功能,易用性更好。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201701/337936.htmADC位數(shù)對垂直分辨率有多大影響?我們來看下圖,這是用8bit示波器和12bit示波器分別對同一個信號采集后,對其中部分波形放大顯示的結(jié)果。
可以看出8bit示波器采集的波形出現(xiàn)臺階狀現(xiàn)象,這是因為信號的微小變化和ADC量化誤差相當(dāng),信號的微小變化淹沒在了量化噪聲中??赡芎芏喙こ處熓褂檬静ㄆ鲿r并沒有注意到這個現(xiàn)象。好比兩臺尺寸相同、分辨率不一樣的電視機,站在5米外觀看可能看不出差別,靠近了觀察就能發(fā)現(xiàn)低分辨率電視機的像素點更粗、馬賽克現(xiàn)象更明顯。那么把示波器捕獲的信號放大、觀察細節(jié),也就有類似的效果。
垂直分辨率還和示波器本身的噪聲和失真水平有關(guān)。打個比方,一臺高分辨率的電視機,如果它內(nèi)部電路噪聲很大,導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)很多雪花點。即便是高清片源也會被這些雪花點給模糊了。同樣道理,示波器ADC能夠分辨的最小電壓也可能淹沒在示波器的噪聲中。如何評估示波器的噪聲水平呢?有的示波器廠家喜歡用基底噪聲(noise floor):示波器不輸入信號,測量基線的噪聲大小。這種指標(biāo)只能作為參考。因為沒有人使用示波器時不輸入信號。有無輸入信號,示波器內(nèi)部電路的工作狀態(tài)可能差別很大。下面兩圖是某示波器沒有輸入信號和輸入一個高信噪比的5GHz正弦波的對比圖,并分別對時域波形做FFT,觀察頻域。在沒有信號輸入時,頻域噪底比較平坦,而輸入正弦波后,除了信號基頻和諧波分量以外,出現(xiàn)不少雜散,而且噪底的形狀也不再平坦。因此基線噪聲不是評估示波器噪聲水平的合理指標(biāo)。
更科學(xué)的指標(biāo)是信號與噪聲失真比(Signal to Noise and Distortion Ratio ,SINAD),以及有效位數(shù)(Effective Number Of Bits,ENOB)。SINAD的測量需要輸入一定頻率一定幅度的高信噪比正弦波給示波器,計算信號功率和噪聲失真功率之比。ENOB在數(shù)學(xué)上可以通過SINAD計算得到。SINAD、ENOB與輸入信號頻率、幅度的大小以及示波器的工作狀態(tài)都有關(guān),更詳細的說明請參考:
http://cdn.lecroy.com/files/appnotes/computation_of_effective_no_bits.pdf
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