泰克新3、4、5系列示波器高精度测试

随着电力电子技术的发展，新低功耗器件的大量应用以及更加严格的标准约束，工程师对测试的精度越来越敏感，开始不满足现有示波器幅度测试的分辨率和精度了。影响示波器测试精度的因素都有哪些呢？我们如何提高测试精度呢？

优势1：示波器模数转换器ADC 位数

为提高测试精度理想的方式是提高示波器ADC位数，但是因为ADC其采样率和垂直分辨率的互相制约，目前市面上常见的示波器还是采用8bit ADC。换句角度来看，理论上用满其垂直的动态范围，分辨率就是垂直量程/ 256（2^8），如果采用12bit ADC 的示波器其分辨率为垂直量程/4096(2^12), 从这个角度来看，高比特的ADC可以在测试精度上带来非常大的提升。

现在工程师面临着更多小信号测试的挑战，如果您是做电源设计的工程师，纹波越来越小从以往的几十到一百多mV到目前只有十几mV甚至很多笔记本和手机上小到几个mV的微小纹波测试。无疑对测试纹波的工具示波器提出严峻的挑战，泰克全新一代示波器轻松解决微小信号测试问题。

还有一类更加挑战的测试要求，就是小信号是叠加在一个大的信号之上如何能准确测试呢？归根结底还是验证示波器的垂直分辨率的指标，为测试到信号的整体，可能选择一个较大的量程，但是又要看到其微小信号变化，请参考图1就非常清晰了解其测试效果的不同。

泰克公司新4系、5系、6系MSO示波器采用硬件12bit ADC倾力打造无与伦比的垂直分辨率，帮助您捕获微小信号。
 

优势2：示波器前端放大器

示波器检测系统的噪声系数、可检测的小信号都主要取决于前置放大器。

在泰克全新一代示波器MDO3提升了前端放大器的硬件性能，本底噪声降低了高达30%，从而提升了信号测试精度。具体的请参考图2：

优势3：示波器采集模式

在测量低压信号时，有两种采集模式非常重要，具体视波形的可重复性而定，因为它们可以用来改善测量分辨率：平均模式和HiRes 模式。

主要介绍两种会提升测试精度的方法：

①平均模式。平均模式示波器采集系统中基本降噪信号处理技术之一。它依赖多次触发采集重复的信号。通过使用来自两次或两次以上采集的数据，这种模式逐点平均采集中对应的数据点，形成输出波形。平均模式改善了信噪比，降低了与触发无关的噪声，提高了垂直分辨率，可以更简便地观察重复信号。
②高分辨率模式。
 

优势4：示波器的采样率

对于当今嵌入式系统调试来说，混合信号已经非常普遍，近几年数字信号的速度越来越快，工程师对数字信号处理能力要求越来越高，很多工程师纠结是不是购买专用的逻辑分析仪来进行高速数字信号处理。这里有个问题，市面上很多的示波器都名字为混合信号示波器MSO, 为什么不能用这类仪器来数字信号处理呢？

我们来确认下这个问题，MSO确实有数字信号处理能力，市面MSO 的示波器可以选配16路数字信号处理，也具有一定的分析功能，但是仔细确认有发现其数字信号采样能力确实很大的局限，一般一台示波器如果模拟通道的采样率可以做到5GS/s，但是MSO示波器数字信号的常规的采样率只有200MS/s，市面上高到500MS/s。大家都知道采样率对信号还原尤其是偶发异常信号捕获的重要性，所以就目前的市面的MSO系列混合信号示波器来说，会非常纠结这个问题。

泰克新一代示波器MSO4/5系列示波器基于泰克全新的TEK049 平台打造，大大提升了其信号采集及处理速度，每条模拟及数字通道高达到6.25GS/s 采样率。

让我们来看看新一代示波器MSO4/5和传统混合信号示波器的对比。

优势5：探头的选择与设置至关重要

探头的作用至关重要，但为实现测量的优结果，必须进行折衷，特别是在进行高精度测量时。示波器标配的无源探头可能并不是实现佳精度的解决方案。

1、选择适当衰减比的探头。在高分辨率测量中，非常重要的一点是使信号幅度达到大，同时使外部噪声达到小。探头选择是非常关键的第一步。电压探头与示波器的输入阻抗构成电压分路器（如1X、10X、100X），一般会衰减输入信号。1X探头不会降低或衰减信号，10X 探头则会把输入降低到原始信号幅度的1/10。示波器通过放大信号来补偿这种衰减，但示波器也会放大探头和示波器增加的任何噪声。从信噪比角度看，优探头应该没有衰减或衰减很低。

2、使用短地线。大限度地降低噪声耦合。所有电压测量都是相对于参考源进行的，这个参考源通常是“接地”。准确的测量，特别是低压测量，尤其依赖到参考电压的低阻抗路径。为使信号失真和捡拾噪声达到小，使用的接地应尽量短。好的解决方案是大限度地缩短地线长度，并尽可能接近信号连接，把它连接到参考点上（如果条件允许建议使用接地弹簧）。

3、使用探头的硬件滤波。当选择某些有源探头时可以选择性使用内置探头滤波器降低噪声。这进一步降低了系统噪声，有助于提高系统的信噪比。滤掉不想要的噪声可以查看进一步细节，获得更高的测量分辨率。

4、使用探头的DC耦合来测试小的AC信号。在涉及大电压时，人身安全及设备可靠性至关重要，为准确测量，非常重要的一点是信号要保持在标称工作范围内（如有源探头的线性范围或动态范围内）。

随着电力电子技术，材料及器件技术的高速发展，当今工程师面临着，更快，更小，更复杂信号的调试挑战，更加准确的测试不仅仅体现在测试设备本身的硬件指标，还要考虑整体的测试系统的性能。泰克新一代示波器采样全新的前端放大器，MSO4/5 还采用了泰克新的TEK049 平台打造，提供无与伦比的测试性能，尤其在精度方面大大提升。一个高精度的示波器测试系统要从信号的整个环节打造，从信号的接入，前端放大器，模数转换及后续的数据处理分析。