电源噪声测试中示波器的量化误差,示波器性能特点

示波器是一种常用的电子测量仪器，它可以把肉眼看不见的电信号转换为可见的图像，以便于人们研究电现象的变化构成。示波器的作用是非常广泛的，还可以使用示波器经行噪声测试，那么具体的测试方法是什么呢？

在电源噪声测试中，示波器的量化误差会导致测量不准确。示波器存在量化误差，实时示波器的ADC为8位，把模拟信号转化为2的8次方(即256个)量化的级别，当显示的波形只占屏幕很小一部分时，则增大了量化的间隔，减小了精度，准确的测量需要调节示波器的垂直刻度(必要时使用可变增益)，尽量让波形占满屏幕，充分利用ADC的垂直动态范围。

通常测量电源噪声，使用有源或者无源探头，探测某芯片的电源引脚和地引脚，然后示波器设置为长余辉模式，*后用两个水平游标来测量电源噪声的峰峰值。这种方法有一个问题是，常规的无源探头或有源探头，其衰减因子为10，和示波器连接后，垂直刻度的*小档位为20mV，在不使用DSP滤波算法时，探头的本底噪声峰峰值约为30mV。以DDR2的1.8V供电电压为例，如果按5％来算，其允许的电源噪声为90mV，探头的噪声已经接近待测试信号的1/3，所以，用10倍衰减的探头是无法准确测试1.8V/1.5V等小电压。在实际测试1.8V噪声时，垂直刻度通常为5-10mV/div之间。

另外，探头的GND和信号两个探测点的距离也非常重要，当两点相距较远，会有很多EMI噪声辐射到探头的信号回路中，示波器观察的波形包括了其他信号分量，导致错误的测试结果。所以要尽量减小探头的信号与地的探测点间距，减小环路面积。

一. 数字示波器

1. 数字示波器和模拟示波器有哪些主要区别?优缺点？

答：模拟示波器只能观察简单重复信号（正弦波，方波，三角波等）和复杂的重复信号（电视信号）。而不能观察数字信号。像测电源开与关一瞬间的电压上升时间如果用用模拟示波器是很难办到的而用数字示波器就很简单。利用数字示波器的单次捕捉功能就OK。模拟示波器只有边沿（电平）触发功能而数字示波器不仅有边沿触发功能还具有视频触发、脉冲触发、逻辑触发、摆幅触发等这样捕捉波形的能力就比模拟示波器强。能捕捉触发之前的事件和触发之后的事件而模拟示波器是不能观察到。而模拟示波器则能zui真实的显示波形的本来面貌。

2. 什么是示波器实时采样率?

答:表示为样点数每秒(S/s),指数字示波器对信号采样的频率,类似于电影摄影机中的 帧的概念. (对于频率范围在示波器zui大采样速率一半以下的信号, 实时采样是理想的方式. 采样快速,单脉冲和瞬态信号, 实时采样是*的方式.为了数字化高频瞬态信号,必需要有足够的采样率.)

3. 什么是示波器等效采样率?

答: 采样率就是采样时间间隔。比如，如果示波器的采样率是每秒10G次（10GSa/s），则意味着每100ps进行一次采样。超过带宽5倍以上的采样率提供了良好的测量精度。存储深度＝时基×波形所占格数×zui高采样率。

4. 示波器存储深度有什么作用?

答: 存储深度 ＝ 采样率 × 采样时间:(A/D数字化后的八位二进制波形信息存储到示波器的高速CMOS存储器中，就是示波器的存储，这个过程是“写过程”。)对于示波器，其zui大存储深度是一定的，但是在实际测试中所使用的存储长度却是可变的。在存储深度一定的情况下，存储速度越快，存储时间就越短，他们之间是一个反比关系。存储速度等效于采样率，存储时间等效于采样时间，采样时间由示波器的显示窗口所代表的时间决定.

5. 什么是示波器带宽?购买时，我们如何决定买多大带宽的示波器？

答: 示波器带宽指的是正弦输入信号衰减到到其实际幅度的70.7%时的频率值,即-3dB点,基于对数标度.(带宽越高,信号的再现越准确.如没有足够的带宽,示波器将无法分辨高频的变化.幅度将出现失真,边缘将会消失,细节数据将被丢失. 如没有足够的带宽,得到的关于信号的所有特性,响铃和振铃等都毫无意义.)

6. 实时采样率是否越大越好？

答：越大越好。

7. 在什么情况下测试需要将示波器的电源地线不接？

答：被测信号的地线与示波器的外接电源线的地线共地。

8. 示波器的各种触发方式各适合测试什么样的信号？

答：视频触发适合测试标准视频信号，边沿触发适合测试具有上升或下降沿的普通比较稳定的信号，脉冲触发适合测试具有严重干扰信号混杂的同步信号。

9. 怎么样用示波器测试小毛刺信号？

答：将示波器打在自动测试，普通的示波器就能自动测到小毛刺信号。

10. 示波器的带宽是否就是zui大测试频率？

答：不是，示波器带宽至少是被测zui快信号频率的（2-5）倍。

11. 示波器测试波形的电压是是否是真有效值？

答：否

12. 示波器存储深度与采样率的关系？

答：存储深度 ＝ 采样率 × 采样时间

13. 示波器的存储深度与仪器的内存是否一样？

答：不一样。

14. 1M的正弦波与三角波对示波器的带宽zui小要求是多少？

答：普通的示波器至少是25M。