揭开测试测量的小秘密——每周一考 【第4周】

1、示波器里集成硬件频率计有什么好处？

2、有什么方法可以提高示波器的电压测量精度？

3、示波器能做频谱分析吗？和频谱仪有什么区别？

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1、示波器里集成硬件频率计有什么好处？

（答案由安捷伦李凯提供）时钟频率测量是一项基本的测量参数。传统的示波器是对采样到的时钟波形的周期进行测量，然后根据周期的测量结果计算出信号频率。当信号的周期比较短或上升沿比较缓慢时，周期时间测量的误差会比较大，通常只能提供3位左右的有效数字，因此计算出的频率结果也通常只能提供3位左右的测量精度。而频率计则是用硬件电路直接对被测信号边沿进行计数从而得到精确的频率结果，因此硬件频率计的频率测量精度通常远远高于普通示波器。Agilent的7000/6000/3000X都内置了硬件频率计，可以进行10ppm量级的精确频率测量，当使用精准外部时基时测量精度还可以更高。

2、有什么方法可以提高示波器的电压测量精度？

（答案由安捷伦李凯提供）实时示波器主要用于观察快速变化的电压波形，因此实时示波器通常都有比较高的采样率。但是在提高实时示波器的ADC采样率的同时，很难兼顾高的分辨率，因此目前市面上的绝大部分实时示波器都采用8bit的ADC芯片。8bit的ADC的理论垂直电压分辨率可以达到满量程的1/256，再加上其它非线性和噪声等问题，实际示波器的直流电压测量精度一般为满量程的2%左右。如果需要提高示波器的电压测量精度，通常可以使用2种方法：一种是平均模式，另一种是高分辨率模式。平均模式就是采集多个波形并把每个波形中相同时刻的点的幅度值做线性平均来减小随机噪声，从而提高电压测量精度。平均模式不会减少系统带宽，但是要求被测信号是重复性信号，否则信号也会被平均掉。高分辨率模式则是另一种方法，它是对在同一段波形中的相邻点做平均，从而减小随机噪声。高分辨率模式不要求信号是重复性的，但由于在相邻点间做平均，所以会降低系统带宽，一般适用于频率不太高的小信号测量。Agilent的Infiniium系列示波器里在高分辨率模式下可以设置等效的分辨率到最大12bit，并可以指示当前情况下的系统带宽，从而避免了用户在使用高分辨率模式时过滤掉有用信号。

3、示波器能做频谱分析吗？和频谱仪有什么区别？

（答案由安捷伦李凯提供）目前大部分实时示波器都可以对采集到的时域信号做FFT变化以得到信号的频谱，并可以象频谱仪一样设置中心频点、span等，方便了需要对信号做频域分析的用户。比如做电源测试的人员可以通过FFT功能分析电源纹波噪声的频率，做高速数字设计的人员可以通过研究数字信号的频率分布来设计和优化传输通道设计。用示波器做频谱分析还有一个好处就是可以灵活使用各种探头去探测被测信号。示波器和频谱仪做频谱分析的主要区别在于动态范围不同，频谱仪一般采用窄带扫频的方式，其动态范围通常可以做到80db左右或者更高。而示波器里8bit的ADC制约了其做FFT分析的动态范围，一般动态范围在40dB左右。所以如果要测有大信号存在下的微小信号的频谱，就需要用到频谱仪。