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1、示波器测试测量误差探讨 Smith Huang Auguest 2011 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 2 要点1.测量误差的定义2.示波器时间轴误差 3.示波器垂直刻度（幅度）误差4.避免误差和改进精度的方法 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 3 1.测量误差的定义l一般来讲：在进行任何测量过程中，由于测量方法的不完善，测量设备、测量环境以及人的观察力等都不可避免的出现一定的误差，而使测量结果受到歪曲，使测量结果与被测真值之间存在一定差值，这个差值即是测量误差。l这里重点探讨测量设备的因素带来的误差l误差通常分为幅度相关（电压）误差和时间相
2、关误差l了解误差的来源，才能尽量避免和减小误差 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 4 客户经常碰到的案例及情景1.触发抖动怎么这么大？2.测试出的电压怎么相差这么多啊？3.时间间隔误差怎么这么大？4.我的信号怎么是个这形状？5.小噪声怎么分离出来啊？6.波形好像有异常，但是不知道发生了什么？7. FFT变换频谱误差有多大啊Interleaving distortionsIn Time Domain Phase Errors Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 5 2，幅度方面误差的来源包含哪些？（测试出来的值和理想值之间的误差） l偏置误差l增益误
3、差l非线性误差l随机噪声误差 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 6 2，幅度误差还包括量化误差？怎么引起的？l模拟信号转变成数字信号时，ADC采样芯片的位数决定了这个误差的大小，因为位数决定了能把信号最多分成多少等分 Decimal Signed Binary+127 11111111+1 10000001 0 10000000-1 01111111-128 00000000 N比特垂直精度的数字化仪将一个模拟电压转换为N比特的数字 # Bits resolution 8 255:1 N (2n - 1):1数字化的输出采用带符号的二进制格式采用带符号的二进制,屏幕顶部
4、产生的代码是 +127, 屏幕中间是 0, 屏幕底部是 -128 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 7 解释：ENOB（有效比特位）决定了最终的量化误差l ENOB决定了 LDB Errorl本底噪声也会贡献幅度的误差 LDB Error Quantatized Digital Level Sample Points Analog Waveforms Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 8 2，幅度误差还包括幅频响应的贡献：频响曲线 full bw500MHz filter 250MHz filter结论：同一示波器测试不同频率同幅度正弦波，幅度结
5、果不一致！500MHz正弦波1GHz正弦波2GHz正弦波幅度随着频率升高而衰减 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 9 2，幅度误差还包括探头引入的误差full bw500MHz filter 250MHz filter 结论：1，能用电缆时不用探头2，能用短的地线，不用长地线，地线越短越好。3，长的地线和信号线形成环路，环路面积越大，拾取空间辐射的干扰越多。 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 10 3，时间方向的误差l采样时钟本身误差，采样位置是否出现在理想位置l采样芯片叠加采样误差及内插误差 Interleaving distortionsIn
6、 Time DomainPhase Errors Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 11 3，时间方向的误差l触发抖动是指示波器测量的触发点与理想的触发位置的偏差，尤其是市场上几乎都是模拟触发,即使软件修正，触发抖动也较大，RTO的数字触发抖动在500fs, l示波器的底噪声会转换为抖动测量的不确定性 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 12 4，避免和改进误差的解决方案l使用平均算法： 对于稳定的信号，可以采用平均的算法来去除噪声，从而减小误差 l使用好的电缆和探头 好的探头代表着说频响好，和示波器匹配程度高，接地线足够短，差分探头一定是共模抑制比指标好误差大小不是由ADC的设计位数决定的，而应该是示波器的系统ENOB（有效比特位）决定 Auguest 2011 | 示波器测试测量误差探讨 | 13 4，避免和改进误差的解决方案l使用统计功能 用统计功能来获得一定置信区间的最大值，最小值，平均值，方差值 l使用噪声滤波器方法 软件方式实现采样比特位的提升，实际上是用噪声滤波器过滤噪声，提高测量精度直方图统计出参数值落入每个柱状中的次数，根据次数相对整个区间事件次数的比值进行绘图OriginalWaveformEnvelopeWaveformHi-ResWaveform
示波器测量误差探讨
