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寬帶測量的數(shù)字化儀或示波器,我們應(yīng)該如何選擇

閱讀:1238      發(fā)布時間:2021-7-16
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   分辨率和動態(tài)范圍。數(shù)字化儀和示波器都使用 ADC 來采集波形數(shù)據(jù)。   ADC 對輸入電壓進行采樣,并得出電壓電平的二進制表示。有效位數(shù)(ENOB)能很好地衡量動態(tài)范圍。ENOB 是考慮到噪聲和失真的有效位分辨率。它準確地反映了頻域或時域測量中出現(xiàn)的寬帶噪聲。

ENOB =(SINAD – 1.76) / 6.02

§ SINAD(信號-噪聲及失真比)衡量的是信號質(zhì)量。ADC 分辨率會對它造成影響,但還有其他一些因素也對它有影響。

例如:

-     8 位采集將 10 Vpp 輸入范圍分成 28份 =256 級,每級為 39 mV

-     10 位采集將級數(shù)增加 4倍,16 位增加256 倍(10Vpp輸入范圍分為每級 152 uV)

   示波器通常在非常大的帶寬上使用 8 位 ADC 進行采集。通過在示波器內(nèi)添加不同的濾波技術(shù)可以改善 ENOB。例如,是德科技 InfiniiVision 示波器(配有 8位ADC,采樣率達 2.5 GS/秒)具有高分辨率模式,可以在降低帶寬的前提下實現(xiàn)更好的分辨率,將ENOB 提升到 12 位。示波器分辨率適用于呈現(xiàn)非常寬的帶寬上的時域測量結(jié)果。
   數(shù)字化儀通常采用 12 位或 14 位ADC,并可以在縮小的帶寬上獲得更高的分辨率。數(shù)字化儀通常具有更高的 ENOB,或者在更窄帶寬上提供更高分辨率。對于需要進行頻譜分析或具有動態(tài)信號(同時包含大電壓和小電壓分量)的應(yīng)用(如調(diào)制后的波形),較高的 ENOB 有助于實現(xiàn)更高的分辨率和更低的本底噪聲(或更好的無雜散動態(tài)范圍,即SFDR)。與 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 的數(shù)字化儀能在數(shù)據(jù)分析期間捕獲更精細的細節(jié)

 


   輸入帶寬和采樣率。
   選擇具有足夠帶寬的數(shù)字化儀或示波器對于準確捕獲信號中最高頻率分量非常重要。奈奎斯特采樣定理表明,對于采樣系統(tǒng),奈奎斯特頻率Fn 等于采樣頻率fs 的 1/2。奈奎斯特頻率以上的信號能量將與 ADC 采樣率混合,其產(chǎn)物將折返到基帶上感興趣信號的頂部,導(dǎo)致無法實施精確采集(也稱為混疊)。輸入帶寬限制濾波器通常用于確保沒有信號能量高于有效奈奎斯特頻率。

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