隨著當代電池供電移動設備和電源產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
如果要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/格設置。
首先,應嘗試使用像 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準配置 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/格設置也會比使用 1:1 探頭時的情況大 10 倍。
另一個關鍵技巧是,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。通用無源探頭在標準配置中通常提供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信號或附近其他器件所產生的噪聲。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,可降低電感負載。
●提高分辨率并降低隨機噪聲
當測量大動態范圍中的小信號時,所需的測量分辨率應高于傳統數字示波器提供的 8 位測量分辨率。除了使用高分辨率數字轉換器或其他測量儀器之外,也可以使用示波器的內置高分辨率模式或平均值模式來提高測量分辨率,降低隨機噪聲。每種采集模式都有其優點和缺點,視不同情況而定。
※平均值采集模式
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;
信號是重復的;
不需要深存儲器;
要求控制平均值數量。
※高分辨率采集模式
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測量
如果重點研究輸入信號中的交流分量,可能并不關心其直流偏置。因此,您可以將示波器的耦合設置為交流模式,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,那么就需要將示波器設置為直流耦合模式,并通過探頭提供直流偏置。
另外,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。大多數示波器都內置了 20 MHz LPF 電路,通過把示波器的帶寬限制在合理范圍,就能進一步地降低輸入信號中的高頻噪聲對測量的影響。
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