示波器小信號測量
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R&S公司采用自己研發(fā)的優(yōu)異性能垂直增益放大器，保證示波器在達到最小1mV/div的靈敏度（非顯示放大）同時也能保證示波器在全帶寬情況下工作。如圖6所示，該示波器為R&S RTO1044示波器，帶寬為4GHz。可以看出，在1mV/div靈敏度是，4GHz示波器帶寬不受任何限制。那么R&S示波器到底能測多小的信號呢，我們做了如圖7所示實驗，可以看出在信號Amplitude值小至約40μV時，R&S示波器同樣能夠輕松測量。那能不能測更小的信號呢，感興趣的讀者可以繼續(xù)嘗試：）
圖6 全帶寬下1mV/div
2.2 本底噪聲
提到測量精度，很多讀者可能想到的就是ADC量化位數(shù)，量化位數(shù)越高，精度也就越高。的確，ADC位數(shù)越高，量化誤差也就越小。但測量精度是受多方面影響的，比如本底噪聲就是其中很重要的一個因素，特別是對于小信號測量。舉個例子：如果示波器本底噪聲過大，淹沒了小信號，那此時即使用再高位數(shù)ADC的示波器，量化誤差再小也是測量不到信號的，因為在輸入ADC之前的模擬前端，信號就已經(jīng)“消失”在本底噪聲之中了。所以，對于信號的測量精度，需要綜合各方面的因素來看。
本底噪聲主要受示波器模擬前端設(shè)計影響。優(yōu)秀的模擬前端設(shè)計可以將示波器本底噪聲降至最低。
圖8 R&S RTO示波器模擬前端設(shè)計
R&S公司的示波器模擬前端均由具有多年工作經(jīng)驗的德國射頻專家設(shè)計，因此能很好的將本底噪聲降至最低。圖8為R&S RTO示波器帶電磁屏蔽的模擬前端電路。為了驗證R&S示波器本底噪聲性能，我們與某廠家的12位示波器分別在時域和頻域做了比較。
| 廠家 | R&S | 某廠家 |
| 型號 | RTO1004（600MHz帶寬） | 某12bit型號（600MHz帶寬） |
時域方面，兩臺相同帶寬示波器均在最小量程下進行底噪比較。R&S RTO1004示波器垂直為10格刻度，底噪值為80μV。某廠家12位示波器垂直為8格刻度，底噪值為114.46μV，如果換算成10格刻度來比較，那么底噪應(yīng)為114.46μV × 1.25 = 143μV。由此可見，RTO底噪更勝一籌。
圖9 RTO 600M 本底噪聲80μV
頻域方面，我們均采用10MHz頻率，功率-110dBm的正弦波作為輸入。從圖10可以看出，R&S示波器憑借極低的底噪聲可以清晰的測量該微弱信號。而某廠家的示波器雖然為12位ADC，但由于信號淹沒于噪聲當中，對該信號無法進行測量。大家有興趣可以做相關(guān)對比實驗。
圖10 RTO測試-110dBm信號
作者簡介：
周永舜先生于2010年畢業(yè)于電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院，信號與信息處理專業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位。畢業(yè)后供職于華為技術(shù)有限公司，先后從事微波中頻芯片算法研發(fā)與微波產(chǎn)品海外行銷工作。于2012年加入羅德與施瓦茨公司?，F(xiàn)任羅德與施瓦茨公司成都示波器業(yè)務(wù)發(fā)展工程師，主要負責(zé)西南地區(qū)示波器產(chǎn)品市場推廣工作。
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