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數(shù)字示波器的誤差產(chǎn)生原因分析
2015-04-11
信號(hào)完整性與示波器及其輸入有關(guān)。大多數(shù)DSO的增益不準(zhǔn)確度是1%至5%，這是對(duì)直流來說的。對(duì)于高頻的絕對(duì)增益很少有所規(guī)定，但是示波器的整個(gè)高斯型滾降特性保證瞬態(tài)響應(yīng)是良好的。DSO顯示的相對(duì)增益準(zhǔn)確度受前置放大器、衰減器和模傲轉(zhuǎn)換器（ADC）的影響，除非采用模擬示波器的靜電偏轉(zhuǎn)或陰極射線示波管，準(zhǔn)確度不受顯示系統(tǒng)的影響。模擬示波器由于偏轉(zhuǎn)放大器和陰極射線示波管有誤差引人，總的增益誤差達(dá)到2%至3%。
LCD屏和磁偏轉(zhuǎn)陰極射線示波管以電視的速率驅(qū)動(dòng)，復(fù)合信號(hào)包括全部標(biāo)志、菜單文本、圖形和波形。因而，波形至格子的相對(duì)準(zhǔn)確度不受顯示器件線性度的影響。格子線的絕對(duì)準(zhǔn)確度可能有誤差，但是信號(hào)會(huì)準(zhǔn)確定位在每條格子線上。相反地，模擬示波器的靜電偏轉(zhuǎn)陰極射線管的格子是腐蝕在玻璃上的，因此，任何偏轉(zhuǎn)放大器或陰極射線管的非線性都會(huì)增加總的增益誤差。大多數(shù)民婦只有8位分辨率，少數(shù)DSO提供10或12位。例如對(duì)于生物醫(yī)學(xué)信號(hào)，由于含有未知的偏移電壓，采用10或12位系統(tǒng)的較大動(dòng)態(tài)范圍是有好處的。如果復(fù)雜信號(hào)要求垂直放大以便檢驗(yàn)微細(xì)的部分，也需要更高的分辨率。更高分辨率可由平均方式來獲得，這種方式的根據(jù)是大量無機(jī)噪音出現(xiàn)在處理過程中，產(chǎn)生典型的均方根關(guān)系，例如采集信號(hào)16次可使信號(hào)分辨率改善4倍。
一種更可靠的辦法是加入定量的特別加權(quán)噪聲來擾動(dòng)ADC輸入。在每次取樣過程中，ADC輸入從實(shí)際輸入信號(hào)值偏移一點(diǎn)點(diǎn)，擾動(dòng)的偏移量、方向和分布是預(yù)置的，以便保證擾動(dòng)過程的平均高分辨率數(shù)據(jù)不會(huì)產(chǎn)生頻譜失真。帶來的問題是擾動(dòng)使ADC的峰一峰值范圍降低，其幅值與擾動(dòng)信號(hào)值相等。因?yàn)榉直媛实母纳瞥潭扰c擾動(dòng)信號(hào)和求平均的樣本數(shù)成正比，所以能夠?qū)崿F(xiàn)的改進(jìn)有一定限制。
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