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没有优质探头,示波器ADC分辨率再高也无意义


速读:示波器准确性:ADC分辨率不是唯一影响因素。 为了确保到达示波器的信号尽可能减少衰减,必须考虑两个关键因素:探头规格和使用探头的工程师的技能。
2024年10月12日 08:5

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人们常有这样的误解,以为测量准确性只取决于仪器的规格,例如屏幕上显示的波形数量。然而,影响实际准确性的因素要复杂得多。准确性与测量设置密切相关,取决于测量设置保持的被测信号完整性。任何测量的有效性最终取决于整个测量过程中信号完整性的保持情况。

为了实现准确的信号测量,示波器必须通过探头连接到被测电子电路。探头发挥着重要作用,能够确保到达示波器的信号无杂质、不失真,且尽可能接近电路中流通的原始信号。如果没有适当的信号调节,即使是高分辨率示波器,也会产生误导性结果,从而降低示波器在实际测量场景中发挥的作用。

示波器准确性:ADC分辨率不是唯一影响因素

影响示波器信号测量准确度的不是某一个参数。最常见的错误是,人们将示波器的准确度与示波器 ADC(模数转换器)的分辨率混为一谈。虽然更高的 ADC 分辨率意味着可以用更多的离散级别来表示信号,但高分辨率不能解决现实世界的问题,例如噪声、失真或馈入 ADC 的信号路径的质量。

为了获得更高的测量准确性,通常会使用有效位数 (ENOB)。ENOB 考虑噪声、失真和其他影响示波器前端测量链的缺陷。但测量链不是始于示波器连接器,而是探测系统。实现高 ENOB 不仅需要良好的示波器,还要求整个探测系统具有出色的信号调节功能。在某些情况下,如果低分辨率示波器配备高质量探头并进行适当信号调节,与具有较高标称 ADC 分辨率但信号调节较差的示波器相比,测量结果更准确。

实现准确测量的探头的基本特性

为了确保到达示波器的信号尽可能减少衰减,必须考虑两个关键因素:探头规格和使用探头的工程师的技能。不同类型的探头具有不同的特性,这些特性对于各种应用中的正确信号调节非常重要。

例如,人们常常低估无源探头的重要性。无源探头用于使信号在到达示波器之前衰减,从而避免前端超出输入电压限值。阻抗为 1 MΩ 的无源探头非常适合高阻抗电路,因为这类探头测量信号时的干扰极小。但无源探头还需要提供极小的电容负载和宽带宽,以与示波器的输入带宽保持一致。例如,泰克 TPP1000 无源探头提供 1 GHz 带宽,小于 4 pF 的电容负载,有助于保持信号完整性。

主题:示波器|探头|准确性