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2020年09月14日 | 涉及示波器测量误差的几个探讨
2020-09-14 来源：eefocus
涉及示波器的测量精度问题有很多方面，而且示波器厂商在精度方面也是竭尽全力，终归各家在射频技术上积累的功力不同，你测试出来的结果也千差万别。都说百闻不如一见，其实百见不如一想，因为所见可能非所想，了解原理才是最重要的。
这里简单探讨几个跟幅度相关的常见误差。底噪，串扰，接地输入的杂散情况，无杂散动态范围（SFDR），四位半万用表原理测试电压。
底噪一直是我们引以自豪的第一指标。这个需要精湛的射频技术和模拟噪声的控制技术，RTO示波器底噪的量级在微伏级，这个在计量院计量的截图就看到得底噪RMS值是146uV而已。
由于在功率测试里边经常会碰到多个通道同时测量，所以示波器的串扰也会影响各通道的测试结果，这个指标需要很好的电磁干扰控制和电路屏蔽技术，我们工厂方面的EMC/EMI的专家在产品研发时给了很多宝贵支持，才让隔离度做到了极致的60dB
下图的截图很容易就看出在一个通道测试，在其他通道的串扰大小，都在微伏级。
还有一个就是接地输入的杂散情况，这个指标也印证了好的底噪。截图的情况可以看出来，小于 -90dB
再来探讨一下SFDR. 有些厂商喜欢用信噪比来说明量化误差的情况，但我们认为还不够全面。我们建议用SFDR来判断比较合理。
信噪比就是信号能量和量化噪声能量之比，但是这对于ad来说只是理想情况，即只考虑量化噪声，而实际情况是热噪声，量化噪声以及谐波失真都在干扰信号，于是实际测量AD性能的时候用的更多的是SNDR（信噪失真比），即信号与（热噪声，量化噪声以及谐波失真能量之和）的比值。可以将量化后的信号进行fft分析后计算得到。这个量用于衡量ADC转换时候信号被噪声影响了多少。
而SFDR（无杂散动态范围）是fft分析频谱中信号幅度与最大谐波之间的距离（可以直接从频谱图中读出），这个距离越大，说明ADC的动态性能越好，就是说转换越接近线性。
以下是200M正弦波输入，用FFT去看，并且测试出距离，高达90dB说明ADC性能非常完美。
电压测试里，尤其是直流电压测试，我们总是苦恼示波器的精度，由于示波器测试直流电压用的多个采样点的平均值，和万用表的原理有差异。既然我们都同意万用表测试直流电压精度高，那为什么不直接把数字万用表的功能集成在示波器里呢。我们天才的工程师就是基于这个考虑，在探头上集成了这个4位半精度的数字万用表。测试原理不是采样，测试的结果直接来自于探头的探针。但这无疑会增加成本，因为把万用表的功能集成在有源探头上，探头成本就会高些。但相对于精度的好处，相对于新手不小心烧坏探头的风险，我们希望你把探头上的万用表用好，会更加有价值。
板子上经常有TTL电平，LVDS电平，DDR3的电平。这个“万用表”肯定会给你惊喜的。
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史海拾趣
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