示波器進行功率測量時的7大秘訣

　　在進行功率測量時，工程師選用的測量儀器，除了要有較大的測量動態(tài)范圍，還要注意在探測中優(yōu)化信號完整性。本文總結了每位工程師在使用示波器進行功率測量時必須知道的七大秘訣，下面將對每條秘訣進行詳細討論。

　　第1個秘訣：通過計算平均值提高測量分辨率

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

　　求平均值要求測量的是重復信號。該算法對跨越多次采集的各時間段內的點求平均值。這樣可以降低隨機噪聲，提供更卓越的垂直分辨率。

　　垂直分辨率每增加一位，需要計算多少平均值？答案是每計算4個樣本平均值，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 = 計算平均值的樣本數(shù)。例如，對16個樣本求平均值，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位時效果最好，因為再繼續(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)點是，它對示波器的實時帶寬沒有任何限制。缺點是它要求使用重復性信號，并會降低波形更新速率。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電源的Vds

　　圖2 在正常平均模式下捕獲的Vds

　　第2個秘訣：使用高分辨率采集提高測量分辨率

　　降低噪聲的第2個方法是高分辨率模式，它不需要使用重復信號。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。

　　高分辨率模式是對同一次采集的連續(xù)點求平均值，而不是對某個時間段內多次采集的點求平均值。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間/格設置決定。

　　圖3 在高分辨率模式下捕獲的Vds

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

　　第3個秘訣：使用交流耦合去除直流偏置

　　如果工程師正在重點研究信號的紋波，可能并不關心其直流偏置。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態(tài)范圍對這種偏置進行定量測量，那么在遇到更微小的信號細節(jié)時，可能無法進行深入分析。將示波器的耦合設置為“交流”，將會從測量結果中去除直流偏置，最大限度提高測量的線性度和動態(tài)范圍。