關(guān)于示波器底噪的分析和介紹

數(shù)字示波器是由模擬前端、ADC、觸發(fā)電路、數(shù)據(jù)處理和波形顯示幾部分組成的。其中模擬前端和ADC都會(huì)給被測(cè)信號(hào)增加額外的噪聲。在不連接任何信號(hào)的情況下，通過示波器測(cè)量得到的噪聲一般被稱作儀器的底噪聲。底噪聲的大小對(duì)測(cè)量微弱信號(hào)很重要，如果底噪聲較大，達(dá)到了和被測(cè)信號(hào)類似的大小，信號(hào)將淹沒在噪聲中，無法得到有價(jià)值的信息。

影響底噪聲的因素有哪些？如何測(cè)量一臺(tái)儀器的底噪聲呢？

首先在不連接任何信號(hào)時(shí)，示波器的BNC前端也是可以接收到空間的電磁波信號(hào)的。除非做好端接，否則一定會(huì)有從DC開始到高頻的噪聲信號(hào)。但示波器的模擬前端是有幅頻特性的，也就是說在頻率高到一定程度，達(dá)到示波器帶寬點(diǎn)，信號(hào)會(huì)發(fā)生衰減，使高頻段噪聲分量減少。分析超過示波器帶寬頻段的噪聲沒有意義。因此帶寬限制功能影響底噪的數(shù)值，我們應(yīng)該在相同帶寬，不使用帶寬限制時(shí)比較儀器的底噪。

示波器的阻抗設(shè)置也會(huì)對(duì)底噪聲大小產(chǎn)生影響，1Mohms高阻會(huì)減低電路帶寬，使顯示的噪聲減小。而50ohms阻抗電路為全匹配狀態(tài)，顯示的噪聲會(huì)大一些。

還有一個(gè)大家容易忽略的因素也會(huì)影響顯示出來的噪聲大小，那就是采樣率。對(duì)于同樣的信號(hào)，如果示波器的采樣率很高，微小的波形細(xì)節(jié)都會(huì)被采集到。這時(shí)波形的任何小的毛刺都不會(huì)漏失，波形會(huì)很“粗”，噪聲較大。但采樣率低時(shí)，采樣點(diǎn)之間的間隔較大，一些毛刺等信號(hào)會(huì)漏失，顯示出來的波形會(huì)“細(xì)”一些，噪聲小一些。大家都知道，采樣率是與時(shí)基設(shè)定和存儲(chǔ)深度選擇都有關(guān)系的，如果我們比較兩臺(tái)示波器的噪聲，需要保證其時(shí)基、存儲(chǔ)和采樣率大體一致，否則對(duì)高采樣和長存儲(chǔ)的示波器是不公平的。

也許有朋友會(huì)提出ADC的位數(shù)是否對(duì)噪聲的大小也有影響呢？這個(gè)影響對(duì)示波器來說很有限。我們不要一味地認(rèn)為12位的ADC噪聲性能一定遠(yuǎn)優(yōu)于8位的。如前文所述，模擬前端是噪聲的重要來源。如果示波器的模擬前端設(shè)計(jì)有問題，進(jìn)入ADC之前的信號(hào)已經(jīng)疊加了大量噪聲，噪聲的大小可能已經(jīng)遠(yuǎn)超過了bit數(shù)增加帶來的量化優(yōu)勢(shì)。對(duì)噪聲再精確的采集得到的也還是噪聲。所以大家要跟據(jù)自己的測(cè)量需求，合理選擇示波器。

DS2000系列示波器擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的500uV/div設(shè)置，優(yōu)秀的模擬前段設(shè)計(jì) 可以提供非常小的底噪，是測(cè)量微小信號(hào)的不二選擇。