示波器測(cè)量誤差探討

示波器測(cè)量誤差探討第一頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日要點(diǎn)測(cè)量誤差的定義示波器時(shí)間軸誤差 示波器垂直刻度（幅度）誤差避免誤差和改進(jìn)精度的方法第二頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)量誤差的定義一般來(lái)講：在進(jìn)行任何測(cè)量過(guò)程中，由于測(cè)量方法的不完善，測(cè)量設(shè)備、測(cè)量環(huán)境以及人的觀察力等都不可避免的出現(xiàn)一定的誤差，而使測(cè)量結(jié)果受到歪曲，使測(cè)量結(jié)果與被測(cè)真值之間存在一定差值，這個(gè)差值即是測(cè)量誤差。這里重點(diǎn)探討測(cè)量設(shè)備的因素帶來(lái)的誤差誤差通常分為幅度相關(guān)（電壓）誤差和時(shí)間相關(guān)誤差了解誤差的來(lái)源，才能盡量避免和減小誤差第三頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日客戶經(jīng)常碰到的案例及情景觸發(fā)抖動(dòng)怎么這么大？測(cè)試出的電壓怎么相差這么多?。繒r(shí)間間隔誤差怎么這么大？我的信號(hào)怎么是個(gè)這形狀？小噪聲怎么分離出來(lái)啊？波形好像有異常，但是不知道發(fā)生了什么？FFT變換頻譜誤差有多大啊InterleavingdistortionsInTimeDomainPhaseErrors第四頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日2，幅度方面誤差的來(lái)源包含哪些？

（測(cè)試出來(lái)的值和理想值之間的誤差）

偏置誤差增益誤差非線性誤差隨機(jī)噪聲誤差第五頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日2，幅度誤差還包括量化誤差？怎么引起的？模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)時(shí)，ADC采樣芯片的位數(shù)決定了這個(gè)誤差的大小，因?yàn)槲粩?shù)決定了能把信號(hào)最多分成多少等分Decimal SignedBinary+127 11111111+1 100000010 10000000-1 01111111-128 00000000N比特垂直精度的數(shù)字化儀將一個(gè)模擬電壓轉(zhuǎn)換為N比特的數(shù)字

#Bits

resolution8 255:1N (2n-1):1數(shù)字化的輸出采用帶符號(hào)的二進(jìn)制格式采用帶符號(hào)的二進(jìn)制,屏幕頂部產(chǎn)生的代碼是+127,屏幕中間是0,屏幕底部是-128第六頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日解釋：ENOB（有效比特位）決定了最終的量化誤差ENOB決定了LDBError本底噪聲也會(huì)貢獻(xiàn)幅度的誤差±?LDBErrorQuantatizedDigitalLevelSamplePointsAnalogWaveforms第七頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日2，幅度誤差還包括幅頻響應(yīng)的貢獻(xiàn)：頻響曲線

fullbw500MHzfilter250MHzfilter結(jié)論：同一示波器測(cè)試不同頻率同幅度正弦波，幅度結(jié)果不一致！500MHz正弦波1GHz正弦波2GHz正弦波幅度隨著頻率升高而衰減第八頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日2，幅度誤差還包括探頭引入的誤差fullbw500MHzfilter250MHzfilter結(jié)論：1，能用電纜時(shí)不用探頭2，能用短的地線，不用長(zhǎng)地線，地線越短越好。3，長(zhǎng)的地線和信號(hào)線形成環(huán)路，環(huán)路面積越大，拾取空間輻射的干擾越多。第九頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日3，時(shí)間方向的誤差采樣時(shí)鐘本身誤差，采樣位置是否出現(xiàn)在理想位置采樣芯片疊加采樣誤差及內(nèi)插誤差I(lǐng)nterleavingdistortionsInTimeDomainPhaseErrors第十頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日3，時(shí)間方向的誤差觸發(fā)抖動(dòng)是指示波器測(cè)量的觸發(fā)點(diǎn)與理想的觸發(fā)位置的偏差，尤其是市場(chǎng)上幾乎都是模擬觸發(fā),即使軟件修正，觸發(fā)抖動(dòng)也較大，RTO的數(shù)字觸發(fā)抖動(dòng)在500fs,示波器的底噪聲會(huì)轉(zhuǎn)換為抖動(dòng)測(cè)量的不確定性

第十一頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日4，避免和改進(jìn)誤差的解決方案使用平均算法：對(duì)于穩(wěn)定的信號(hào)，可以采用平均的算法來(lái)去除噪聲，從而減小誤差使用好的電纜和探頭好的探頭代表著說(shuō)頻響好，和示波器匹配程度高，接地線足夠短，差分探頭一定是共模抑制比指標(biāo)好誤差大小不是由ADC的設(shè)計(jì)位數(shù)決定的，而應(yīng)該是示波器的系統(tǒng)ENOB（有效比特位）決定第十二頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日4，避免和改進(jìn)誤差的解決方案使用統(tǒng)計(jì)功能用統(tǒng)計(jì)功能來(lái)獲得一定置信區(qū)間的最大值，最小值，平均值，方差值使用噪聲濾波器方法軟件方式實(shí)現(xiàn)采樣比特位的提升，實(shí)際上是用噪聲濾波器過(guò)濾噪聲，提高測(cè)量精度直方圖統(tǒng)計(jì)出參數(shù)值落入每個(gè)柱狀中的次數(shù)，根據(jù)次數(shù)