评估示波器信号完整性的五大要点

同品牌同带宽同设定的两款示波器测试同一个信号时，其眼图开口各有高低。左边的杂讯较高、频率响应变异也较大；而右边Infiniium S系列量测结果更准确。

您有没有过这样的经验：将两台不同的示波器连到相同的信号，所得到的量测结果却截然不同？它不但会影响到设计，同时也会影响到用来量测这些设计的仪器。

示波器性能取决于其自身信号完整性指标的良莠，以下5个要点可协助您快速判断示波器信号完整性指标的良莠：1.可提供多清晰的分辨率？2.垂直刻度范围是多少？3.仪器本身的杂讯够低吗？4.频率响应够平坦吗？5.有效位元数(ENOB)是多少？

示波器必须符合以上所有5个指标，才算是具有高信号完整性的示波器。如果只有其中某几项规格表现出色，其信号完整性将大打折扣。

分辨率

类比数码转换器(ADC)的位元数与示波器的分辨率成正比。分辨率是指由示波器的ADC所决定的最小量化位准(Quantization level)。8位元的ADC可将类比输入信号编码为2⁸ = 256个位准，亦即256个量化位准或Q位准。

一般而言，10位元ADC示波器的分辨率比8位元ADC示波器高出4倍。如果垂直刻度设为每一格100mV，共有8格，则全屏幕显示等于800 mV(8格 x 100 mV/格)，Q位准分辨率就是800 mV除以256个量化位准，即3.125 mV。假如待测信号波形仅占据示波器屏幕的1/2，那麽实际使用到的ADC位数就会下降1位元。如果将波形放大到占据整个屏幕，示波器ADC的所有位元分辨率就可以得到最充分利用。

直刻度范围

ADC和示波器前端架构，以及使用的探棒，决定了示波器硬件能够将垂直刻度设到多低。所有示波器的垂直刻度设定都有一个极限点，超过这个点，硬件便不再起作用，此时，即便使用者继续使用旋钮将垂直刻度设得更低，也不会改进分辨率。

传统示波器在垂直刻度降到10 mV/格以下，就会启用软件放大功能。部分厂商的示波器在较小的垂直刻度设定(通常是10 mV/格以下)时，会有带宽限制。这是因为其示波器具有较高的前端杂讯，因此全带宽下根本无法观测小信号。

杂讯

杂讯是导致分辨率下滑的元凶。示波器的杂讯来源包括其前端、ADC，以及连接到待测物的探棒或电缆等。要想查看小电流和低电压值或是大信号的细微变化，请选择具备低杂讯性能(高动态范围)的示波器。您无法查看低于示波器杂讯底线的信号细节。如果示波器的杂讯底线高于ADC的量化位准，那麽使用者就无法使用更大的ADC位元数。

频率响应

理想上，所有示波器的相位和频率响应都应该是平坦的，这代表示波器平等地处理所有的频率。振幅和相位频率响应是衡量示波器之信号完整性的重要参数。不论是哪一款示波器，如果使用类比前端滤波器，一定会有或大或小的振幅和相位偏移，因而导致信号失真。有些中高端机型则结合使用类比前端和DSP「修正」滤波器，以产生平坦的振幅和相位频率响应。

有效位元数(ENOB)

有效位元数是IEE标准，同时也是评量ADC以及示波器信号完整性的重要指标。不同于其他指标仅描述水平或是垂直属性，ENOB可同时描述水平和垂直属性。ENOB是透过对固定振幅的正弦波信号进行扫频而测得；您可用测得的数据减去理论上的最佳正弦波数据，计算得出ENOB。示波器的ENOB会比ADC本身的位元数要低。它会随着示波器频率的变化而变化。

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