数字示波器垂直系统评价概述.pdf

《数字示波器垂直系统评价概述.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、数字示波器垂直系统评价概述刘文刚，常志方，韩强(广东省计量科学研究院，广东广卅l510000)【摘要】基于数字示波器的结构原理，阐述数字示波器的垂直系统性能评价参数及其指标，研究直流增益、直流偏置、动态有效位数、信噪比和随机噪声的校准方法，有助于提高数字示波器垂直系统的校准水平。【关键词】直流增益；直流偏置：动态有效位数：随机噪声【中图分类号】TN953．1【文献标识码】A【文章编号】1006—4222(2015)01—0227—021刖茜有关。对信号的采集数据进行平均处理技术可以提高分辨力。数字示波器通常称为数字存储示波器，简称为数字示波理想的模数转换器在数据转换中只引人与其转换位数相对

2、应器．是现代电子测量的主要设备之一．数字示波器是在模拟示的量化误差。根据实际模数转换装置对正弦交流信号的采样波器的基础上嵌入微处理器，将被测信号数字化。并进行存数据，求得相应的拟合正弦曲线。将采样数据与该拟合曲线对储、处理、控制和显示。A／D采样器的使用是模拟示波器向数应点数据差的均方根值．作为模数转换装置动态转换下的量字示波器时代发展的重要标志。数字示波器主要由取样存储、化误差有效值．与该误差有效值相对应的模数转换位数定义为动态有效位数，也称有效位数。读出显示和控制输出三部分组成。对于数字示波器，一般从垂2．4．2信噪比与动态有效位数的关系直系统、水平系统、触发系统、校准信号、输入特性等

3、五个方面噪声是输入信号和输出信号之间的所有偏离。但这些输对其性能进行评价，而垂直系统的性能的评价是数字示波器入信号不包含线性时间系统响应(增益和相移)引起的偏差、性能评价的最重要的参数之一。直流电平转换、采样率误差。噪声包含随机误差的影响、固有2数字示波器垂直系统性能参数误差、非线性误差和时基误差。数字示渡器的垂直系统的性能参数主要有垂直灵敏度信噪比是指信号与噪声的比率。通常是指输入正弦信号(垂直偏转系数)、直流增益、直流偏置、垂直分辨率(动态有效的均方根与噪声的均方根的比值。使用已知频率和幅度的正位数、信噪比)、随机噪声。弦波信号进行采样．要求信号发生器具有良好的短期稳定度2．1垂直偏转

4、系数并对正弦信号进行滤波以消除失真和噪声信噪比(SNR)可垂直偏转系数又被称为垂直灵敏度．它是指数字存储示波使用公式(1)表达：器显示在垂直方向(Y轴)每格所代表的电压幅度值，常用WSNR=RMSSignal／RMSnoise(1)div，mV／div表示，一般按1—2—5形式步进，也可以进行细调节。式中：RMSSignal一正弦信号峰值幅度的(1／x／2)；RMS垂直灵敏度表明数字示波器测量最大和最小信号幅度的能力。noise一噪声的均方根值，可用公式(2)表达：2．2直流增益增益是稳态线性系统中．响应的幅值(或功率)与相应激励的幅值(或功率)之比。直流增益是数字存储示波器的静态RMsn

5、oise=【rn∑M(yn)』1‘(2)特性指标。因垂直输入衰减、放大部分电路结构不尽相同．致式中：M一采样数；y和y为采样点。使A，D变换器前的网络匹配状况不同，在高灵敏度档位。直流对于已知频率和幅度的正弦波信号．在校正增益和偏置增益的误差主要考虑噪声带来的影响．在低灵敏度档位，主要后，动态有效位数可以用公式(3)表达：考虑量化误差、D非线性等带来的影响，直流增益的校准测E=N。g2()(3)量中有时采用高分辨率平均的方法来抑制噪声和减少量化误差数字示波器的直流增益误差为±1～±3％。式中：E一动态有效位数；N一数字化的位数。2．3直流偏置2．5随机噪声直流偏置电压也称为垂直偏置电压使数

6、字示波器的一个随机噪声是数字存储示渡器输出的一种不确定性的波重要的参数。它影响示波器DC电压和过零脉冲幅度的测量动，它可以用频率频谱和幅度统计特性来表征，对于随机噪声准确度。垂直偏置电压的作用是当垂直位移为零时．时扫描基的测量，一般假定噪t声是白噪声，其功率频谱是平坦的，幅度线处在水平和垂直刻度线的中心位置。直流偏置电压的误差概率密度函数是固定不变，可以叠加且与信号相互独立表示为士(0．5％xlofset—positionx偏转档位J+O．1divx偏置档位)。随机噪声有时也被称为白噪声、它往理论上是无界的，并2．4垂直分辨率呈现高斯分布。无界就意味着噪声的随机本性，在噪声表征测量中收集的

7、数据越多，就会得到越高的峰峰偏移。由于这一原2．4．1垂直分辨率与有效位数垂直分辨率是指取样值所对应二进制数字的位数．代表因，随机噪声使用RMS(一种标准偏差)来度量和定义。垂直方向显示所能分辨的最小单位，反映对信号电压的细节3数字示波器垂直系统校准所能识剐的详尽程度。A，D转换器的位数决定了垂直分辨率。3．1直流增益的校准通常分辨力不仅与A／D转换器的位数有关．还与A，D的变换数字示波器的直流增益的校准方法主要由三种．