示波器進(jìn)行功率測(cè)量時(shí)的7大秘訣

　　在進(jìn)行功率測(cè)量時(shí)，工程師選用的測(cè)量?jī)x器，除了要有較大的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍，還要注意在探測(cè)中優(yōu)化信號(hào)完整性。本文總結(jié)了每位工程師在使用示波器進(jìn)行功率測(cè)量時(shí)必須知道的七大秘訣，下面將對(duì)每條秘訣進(jìn)行詳細(xì)討論。

　　第1個(gè)秘訣：通過計(jì)算平均值提高測(cè)量分辨率

　　在某些功率測(cè)量應(yīng)用中，常常需要測(cè)量大動(dòng)態(tài)范圍的值，同時(shí)還需要細(xì)致地調(diào)整分辨率，以測(cè)量參數(shù)的微小變化。除了使用高分辨率數(shù)字轉(zhuǎn)換器之外，也可以使用其他采集方法來降低隨機(jī)噪聲，增加測(cè)量的有效動(dòng)態(tài)范圍。例如求平均值和高分辨率采集。

　　求平均值要求測(cè)量的是重復(fù)信號(hào)。該算法對(duì)跨越多次采集的各時(shí)間段內(nèi)的點(diǎn)求平均值。這樣可以降低隨機(jī)噪聲，提供更卓越的垂直分辨率。

　　垂直分辨率每增加一位，需要計(jì)算多少平均值？答案是每計(jì)算4個(gè)樣本平均值，便可將垂直分辨率增加1位。原理如下：

　　增加的位數(shù)= 0.5 log2 N，N = 計(jì)算平均值的樣本數(shù)。例如，對(duì)16個(gè)樣本求平均值，垂直分辨率將增加：位數(shù)= 0.5 log2 16 = 2.因此，有效的垂直分辨率為8 + 2 = 10 位。

　　這種算法在垂直分辨率為12位時(shí)效果最好，因?yàn)樵倮^續(xù)增加下去，其他因數(shù)（例如示波器的垂直增益或偏置精度）將起到?jīng)Q定性作用。平均模式的優(yōu)點(diǎn)是，它對(duì)示波器的實(shí)時(shí)帶寬沒有任何限制。缺點(diǎn)是它要求使用重復(fù)性信號(hào)，并會(huì)降低波形更新速率。在正常采集模式下與平均模式下捕獲的開關(guān)電源的Vds分別如圖1和圖2所示。

　　圖1 在正常采集模式下捕獲的開關(guān)電源的Vds

　　圖2 在正常平均模式下捕獲的Vds

　　第2個(gè)秘訣：使用高分辨率采集提高測(cè)量分辨率

　　降低噪聲的第2個(gè)方法是高分辨率模式，它不需要使用重復(fù)信號(hào)。Agilent InfiniiVision 3000 X系列等現(xiàn)代化示波器在正常采集模式下可提供8位垂直分辨率（與大多數(shù)其他數(shù)字化儀類似）。然而與平均模式一樣，高分辨率模式也只能達(dá)到12位的垂直分辨率。在高分辨率模式下捕獲的Vds如圖3所示。

　　高分辨率模式是對(duì)同一次采集的連續(xù)點(diǎn)求平均值，而不是對(duì)某個(gè)時(shí)間段內(nèi)多次采集的點(diǎn)求平均值。在高分辨率模式中，您不能像在平均模式中那樣，直接控制平均值數(shù)量。垂直分辨率位數(shù)的增加由示波器的時(shí)間/格設(shè)置決定。

　　圖3 在高分辨率模式下捕獲的Vds

　　當(dāng)在較慢時(shí)基范圍狀態(tài)下工作時(shí)，示波器會(huì)連續(xù)過濾相繼的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將過濾結(jié)果顯示到顯示屏上。增加屏幕上數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器深度，也會(huì)同時(shí)增加進(jìn)行平均值計(jì)算的點(diǎn)數(shù)。高分辨率模式下，掃描速度越快，在屏幕上捕獲的點(diǎn)數(shù)就越少，因此效果就越差。相反，掃描速度越慢，在屏幕上捕獲的點(diǎn)數(shù)就越多，效果也就越顯著。

　　第3個(gè)秘訣：使用交流耦合去除直流偏置

　　如果工程師正在重點(diǎn)研究信號(hào)的紋波，可能并不關(guān)心其直流偏置。通常，紋波和噪聲與電源電壓相比是極小的。如果使用示波器的動(dòng)態(tài)范圍對(duì)這種偏置進(jìn)行定量測(cè)量，那么在遇到更微小的信號(hào)細(xì)節(jié)時(shí)，可能無(wú)法進(jìn)行深入分析。將示波器的耦合設(shè)置為“交流”，將會(huì)從測(cè)量結(jié)果中去除直流偏置，最大限度提高測(cè)量的線性度和動(dòng)態(tài)范圍。