示波器测量误差探讨

示波器测量误差探讨第一页，共十三页，2022年，8月28日要点测量误差的定义示波器时间轴误差 示波器垂直刻度（幅度）误差避免误差和改进精度的方法第二页，共十三页，2022年，8月28日测量误差的定义一般来讲：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。这里重点探讨测量设备的因素带来的误差误差通常分为幅度相关（电压）误差和时间相关误差了解误差的来源，才能尽量避免和减小误差第三页，共十三页，2022年，8月28日客户经常碰到的案例及情景触发抖动怎么这么大？测试出的电压怎么相差这么多啊？时间间隔误差怎么这么大？我的信号怎么是个这形状？小噪声怎么分离出来啊？波形好像有异常，但是不知道发生了什么？FFT变换频谱误差有多大啊InterleavingdistortionsInTimeDomainPhaseErrors第四页，共十三页，2022年，8月28日2，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差）

偏置误差增益误差非线性误差随机噪声误差第五页，共十三页，2022年，8月28日2，幅度误差还包括量化误差？怎么引起的？模拟信号转变成数字信号时，ADC采样芯片的位数决定了这个误差的大小，因为位数决定了能把信号最多分成多少等分Decimal SignedBinary+127 11111111+1 100000010 10000000-1 01111111-128 00000000N比特垂直精度的数字化仪将一个模拟电压转换为N比特的数字

#Bits

resolution8 255:1N (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-128第六页，共十三页，2022年，8月28日解释：ENOB（有效比特位）决定了最终的量化误差ENOB决定了LDBError本底噪声也会贡献幅度的误差±½LDBErrorQuantatizedDigitalLevelSamplePointsAnalogWaveforms第七页，共十三页，2022年，8月28日2，幅度误差还包括幅频响应的贡献：频响曲线

fullbw500MHzfilter250MHzfilter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1GHz正弦波2GHz正弦波幅度随着频率升高而衰减第八页，共十三页，2022年，8月28日2，幅度误差还包括探头引入的误差fullbw500MHzfilter250MHzfilter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。第九页，共十三页，2022年，8月28日3，时间方向的误差采样时钟本身误差，采样位置是否出现在理想位置采样芯片叠加采样误差及内插误差InterleavingdistortionsInTimeDomainPhaseErrors第十页，共十三页，2022年，8月28日3，时间方向的误差触发抖动是指示波器测量的触发点与理想的触发位置的偏差，尤其是市场上几乎都是模拟触发,即使软件修正，触发抖动也较大，RTO的数字触发抖动在500fs,示波器的底噪声会转换为抖动测量的不确定性

第十一页，共十三页，2022年，8月28日4，避免和改进误差的解决方案使用平均算法：对于稳定的信号，可以采用平均的算法来去除噪声，从而减小误差使用好的电缆和探头好的探头代表着说频响好，和示波器匹配程度高，接地线足够短，差分探头一定是共模抑制比指标好误差大小不是由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）决定第十二页，共十三页，2022年，8月28日4，避免和改进误差的解决方案使用统计功能用统计功能来获得一定置信区间的最大值，最小值，平均值，方差值使用噪声滤波器方法软件方式实现采样比特位的提升，实际上是用噪声滤波器过滤噪声，提高测量精度直方图统计出参数值落入每个柱状中的次数，根据次数