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宽带测量的数字化仪或示波器,我们应该如何选择

时间:2021-07-16      阅读:1014

   分辨率和动态范围。数字化仪和示波器都使用 ADC 来采集波形数据。   ADC 对输入电压进行采样,并得出电压电平的二进制表示。有效位数(ENOB)能很好地衡量动态范围。ENOB 是考虑到噪声和失真的有效位分辨率。它准确地反映了频域或时域测量中出现的宽带噪声。

ENOB =(SINAD – 1.76) / 6.02

§ SINAD(信号-噪声及失真比)衡量的是信号质量。ADC 分辨率会对它造成影响,但还有其他一些因素也对它有影响。

例如:

-     8 位采集将 10 Vpp 输入范围分成 28份 =256 级,每级为 39 mV

-     10 位采集将级数增加 4倍,16 位增加256 倍(10Vpp输入范围分为每级 152 uV)

   示波器通常在非常大的带宽上使用 8 位 ADC 进行采集。通过在示波器内添加不同的滤波技术可以改善 ENOB。例如,是德科技 InfiniiVision 示波器(配有 8位ADC,采样率达 2.5 GS/秒)具有高分辨率模式,可以在降低带宽的前提下实现更好的分辨率,将ENOB 提升到 12 位。示波器分辨率适用于呈现非常宽的带宽上的时域测量结果。
   数字化仪通常采用 12 位或 14 位ADC,并可以在缩小的带宽上获得更高的分辨率。数字化仪通常具有更高的 ENOB,或者在更窄带宽上提供更高分辨率。对于需要进行频谱分析或具有动态信号(同时包含大电压和小电压分量)的应用(如调制后的波形),较高的 ENOB 有助于实现更高的分辨率和更低的本底噪声(或更好的无杂散动态范围,即SFDR)。与 8 位示波器可以提供45 dB SFDR 相比,具有更高分辨率和良好 SFDR 的数字化仪能在数据分析期间捕获更精细的细节

 


   输入带宽和采样率。
   选择具有足够带宽的数字化仪或示波器对于准确捕获信号中最高频率分量非常重要。奈奎斯特采样定理表明,对于采样系统,奈奎斯特频率Fn 等于采样频率fs 的 1/2。奈奎斯特频率以上的信号能量将与 ADC 采样率混合,其产物将折返到基带上感兴趣信号的顶部,导致无法实施精确采集(也称为混叠)。输入带宽限制滤波器通常用于确保没有信号能量高于有效奈奎斯特频率。

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