示波器测量误差探讨ppt课件

1、示波器测试测量误差探讨 Smith Huang Auguest 2019Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 2要点l测测量量误误差的定差的定义义l示波器示波器时间轴误时间轴误差差 l示波器垂直刻度幅度示波器垂直刻度幅度误误差差l避免避免误误差和改差和改进进精度的方法精度的方法Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 3 测量误差的定义l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。l这里重点探讨测量设备的因

2、素带来的误差l误差通常分为幅度相关电压误差和时间相关误差l了解误差的来源，才能尽量避免和减小误差Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 4客户经常碰到的案例及情景l触发抖动怎么这么大？l测试出的电压怎么相差这么多啊？l时间间隔误差怎么这么大？l我的信号怎么是个这形状？l小噪声怎么分离出来啊？l波形好像有异常，但是不知道发生了什么？lFFT变换频谱误差有多大啊Interleaving distortionsIn Time DomainPhase ErrorsAuguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 52，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

3、差） 偏置误差增益误差l非线性误差l随机噪声误差Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 62，幅度误差还包括量化误差？怎么引起的？l模模拟拟信号信号转变转变成数字信号成数字信号时时，ADC采采样样芯片的位数决定了芯片的位数决定了这这个个误误差的大差的大小，因小，因为为位数决定了能把信号最多分成多少等分位数决定了能把信号最多分成多少等分DecimalSigned Binary+12711111111+110000001 010000000-101111111-12800000000N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 # Bitsresolution 8 2

4、55:1 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 -128Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 7解释：ENOB有效比特位决定了最终的量化误差lENOB决定了决定了 LDB Errorl本底噪声也会本底噪声也会贡贡献幅度的献幅度的误误差差 LDB ErrorQuantatized Digital LevelSample PointsAnalog WaveformsAuguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 82，幅度误差还包括幅频响应的贡献：频响曲线 full

5、 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正弦波正弦波1GHz正弦波正弦波2GHz正弦波正弦波幅度随着幅度随着频频率升高而衰减率升高而衰减Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 92，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。Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 103，

6、时间方向的误差l采采样时钟样时钟本身本身误误差，差，采采样样位置是否出位置是否出现现在理想位置在理想位置l采采样样芯片叠加采芯片叠加采样样误误差及内插差及内插误误差差Interleaving distortionsIn Time DomainPhase ErrorsAuguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 113，时间方向的误差触触发发抖抖动动是指示波器是指示波器测测量的触量的触发发点与理点与理想的触想的触发发位置的偏差，尤其是市位置的偏差，尤其是市场场上上几乎都是模几乎都是模拟拟触触发发,即使即使软软件修正，触件修正，触发发抖抖动动也也较较大，大，RTO的数字触的数字触发发抖

7、抖动动在在500fs,示波器的底噪声会示波器的底噪声会转换为转换为抖抖动测动测量的不量的不确定性确定性 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 124，避免和改进误差的解决方案l使用平均算法：使用平均算法：l 对对于于稳稳定的信号，可定的信号，可以采用平均的算法来去除以采用平均的算法来去除噪声，从而减小噪声，从而减小误误差差l使用好的使用好的电缆电缆和探和探头头l 好的探好的探头头代表着代表着说频说频响好，和示波器匹配程度响好，和示波器匹配程度高，接地高，接地线线足够短，差分足够短，差分探探头头一定是共模抑制比指一定是共模抑制比指标标好好误差大小不是由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Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 134，避免和改进误差的解决方案l使用使用统计统计功能功能l 用用统计统计功能来功能来获获得一定置信区得一定置信区间间的最的最大大值值，最小，最小值值，平均，平均值值，方差，方差值值l使用噪声使用噪声滤滤波器方法波器方法l 软软件方式件方式实现实现采采样样比特位的提升，比特位的提升，实际实际上是用噪