您是否希望示波器测量尽可能最好?不要满足于普通的测量;只需正确选择信号的显示刻度,即可显著提升测量质量。为什么? 因为示波器的采样率和分辨率在测量中同样重要。
采样率受示波器水平刻度的影响。其公式为:
采样率 = 存储深度/采集时间长度
存储深度是一个恒定值,采集时间长度(或迹线长度)是一个变量,取决于您的每格时间设置。随着时间/格设定值增加,采集时间长度增加。由于这一切都必须适应示波器的存储深度,在某一点上,示波器的 ADC 将不得不降低采样率。这实际上意味着什么?我们以 100 kHz 方波的频率测量为例。我们知道频率为 100 kHz 且非常稳定,因此我们可以利用测量结果的标准方差来判断测量的质量。图 1 将 100 kHz 方波的水平显示刻度设置为满刻度 20 毫秒。并且,示波器的采样率已自动从 5 GSa/秒下降到 100 MSa/秒,以使整个迹线能够保存到示波器的存储器中。在大约 1500 次测量后,测量的标准方差为 1.49 kHz(约 1.5%)。
与水平刻度对时间相关测量有影响一样,垂直刻度也会对垂直相关测量(电压峰峰值、RMS 等)产生影响。我们再次以同样的 100 kHz 方波为例,来看看峰峰值电压。图 3 中的信号定标为 770 毫伏/格。测量结果峰峰值的标准方差为 18 毫伏。将示波器的伏/格设置降至 66 毫伏/格,则测量结果的标准方差变成 1.22 毫伏。这几乎改善了 15 倍!
如果垂直定标的信号只填充了示波器屏幕的一部分,那么您实际上没有充分利用 ADC 的分辨率。例如,如果您将信号定标至占据 3 位 ADC 屏幕的一半,那么在信号上方和下方您会分别留下两个未使用的量化电平。这意味着,您的 3 位 ADC 只能使用四个量化电平,相当于一个 2 位 ADC 的精度。
了解如何正确地设置示波器信号显示刻度,能极大地改善您的测量质量。适当的水平定标会显著改善时间相关测量的质量,而适当的垂直定标则会对垂直相关测量产生积极影响。下一次使用示波器时,请记住:正确设置信号刻度,可以获得最佳的测量结果!