示波器小信號測量的注意事項及應(yīng)用說明

隨著當(dāng)代電池供電移動設(shè)備和電源產(chǎn)品變得越來越綠色且高能效，工程師迫切需要示波器提供高靈敏度的小信號測量解決方案。

使用探測附件時的注意事項

如果您測量電源或功率器件中的低紋波和低噪聲，有可能用到示波器最靈敏的或接近最靈敏的 V/格設(shè)置。

首先，應(yīng)嘗試使用像 1:1 探頭這樣衰減比較低的探頭，而不是使用儀器附帶的標(biāo)準(zhǔn)配置 10:1 無源探頭。若使用 10:1 探頭，不僅示波器的基線本底噪聲會以 10 倍增加，而且示波器的最小 V/格設(shè)置也會比使用 1:1 探頭時的情況大 10 倍。

另一個關(guān)鍵技巧是，通過將探頭采集的殘余噪聲降至最低，就可以探測到隱藏的小信號。通用無源探頭在標(biāo)準(zhǔn)配置中通常提供 15 厘米長接地引線和掛鉤探針，這兩種附件可能會采集到目標(biāo)信號或附近其他器件所產(chǎn)生的噪聲。反之，較小的探針、較短的接地連接，例如使用電路板上的 BNC 適配器或卡口式接地引線可以顯著減少探測到的噪聲，其原理是通過盡量減少連接的匝數(shù)，可降低電感負(fù)載。

使用通道 1 上的 N2873A 10:1 探頭 (黃色) 和通道 3 上的 N2870A 1:1 探頭 (藍(lán)色)測量 2 mVpp 100 kHz 正弦波。

較小的探針、較短的接地連接可以減少噪聲拾取和電感負(fù)載。

提高分辨率并降低隨機(jī)噪聲

當(dāng)您測量大動態(tài)范圍中的小信號時，您所需的測量分辨率應(yīng)高于傳統(tǒng)數(shù)字示波器提供的 8 位測量分辨率。除了使用高分辨率數(shù)字轉(zhuǎn)換器或其他測量儀器之外，也可以使用示波器的內(nèi)置高分辨率模式或平均值模式來提高測量分辨率，降低隨機(jī)噪聲。每種采集模式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，視不同情況而定。平均值采集模式適用于符合下列條件的測量場景:

要求示波器的最大帶寬

信號是重復(fù)的

不需要深存儲器

要求控制平均值數(shù)量高分辨率采集模式適用于符合下列條件的測量場景:

不要求示波器提供最大帶寬，也不需要采樣率相對于帶寬較大的示波器

必須通過單次觸發(fā)來捕獲信號

要求使用深存儲以捕獲更長時間的信號

正確地配置示波器有助于改進(jìn)測量

如果您正重點(diǎn)研究輸入信號中的交流分量，可能并不關(guān)心其直流偏置。因此，您可以將示波器的耦合設(shè)置為交流模式，從輸入波形中去除直流偏置。如果信號輸出中的交流分量與直流偏置 (5 V 或 12 V) 相比是極小的，那么您需要將示波器設(shè)置為直流耦合模式，并通過探頭提供直流偏置。像 Keysight InfiniiMax 以及 N2750A InfiniiMode 這樣的有源探頭提供了寬泛的偏置范圍，可以抵消輸入信號中的直流偏置，可讓動態(tài)范圍得到更有效的利用。

不要忘了示波器還提供了帶寬限制和低通濾波功能，使帶寬得到更合理有效的利用。大多數(shù)示波器都內(nèi)置了 20 MHz LPF 電路，通過把示波器的帶寬限制在合理范圍，您就能進(jìn)一步地降低輸入信號中的高頻噪聲對測量的影響。

弱電流測量

是德科技獨(dú)有的測量解決方案針對寬動態(tài)范圍和高靈敏度的測量設(shè)計，能夠滿足當(dāng)前棘手的電流測量需求。N2820A/21A 交流/直流探頭具有業(yè)界最高的靈敏度，可覆蓋最低 50 uA 至最高 5 A 的電流范圍。

N2820A 雙通道高靈敏度電流探頭內(nèi)置兩個具有不同增益的并聯(lián)差分放大器。低增益放大器使您可以查看波形的全貌 (或“縮小”波形視圖)，而高增益放大器提供“放大”視圖，使您可以查看極其微小的電流波動，例如移動設(shè)備的空閑狀態(tài)。 N2820A/21A 電流探頭是測量被測器件中微弱電流的理想選擇，可用于表征子電路，允許您查看寬動態(tài)范圍的電流波形中的大信號及細(xì)節(jié)。N2820A/21A 電流探頭可兼容 InfiniiVision 3000X、4000X 和 Infiniium 9000 系列示波器。

N2820A/21A 交流/直流電流探頭提供業(yè)內(nèi)最高的靈敏度和最寬的動態(tài)范圍

審核編輯 黃宇