示波器小信號測量的使用技巧

隨著當(dāng)代電池供電移動(dòng)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(shí)的注意事項(xiàng)

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(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(huì)以 10 倍增加，而且示波器的最小 V/格設(shè)置也會(huì)比使用 1:1 探頭時(shí)的情況大 10 倍。

另一個(gè)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(huì)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。

●提高分辨率并降低隨機(jī)噪聲

當(dāng)測量大動(dòng)態(tài)范圍中的小信號時(shí)，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

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

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(shí)間的信號。

●正確地配置示波器有助于改進(jìn)測量

如果重點(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，那么就需要將示波器設(shè)置為直流耦合模式，并通過探頭提供直流偏置。

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(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，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。