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示波器測量“準”與“不準”的問題

作者:ZLG致遠電子 時間:2017-01-06 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  當波形捕獲出來后很多工程師覺得波形占屏幕2格就可以很清晰了,沒必要將波形調到鋪滿屏幕格子去看。其實這是一個誤區(qū),今天我們就來看看為什么要讓波形鋪滿屏幕的格子。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201701/342571.htm

  2格顯示和盡量滿格顯示最明顯的就是,波形被“拉長”了,也就是垂直檔位變小了,而垂直檔位的變化直接影響了垂直測量的準確性。這其中最重要就是8位ADC與垂直量測量的關系。

    

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  圖1 尺子測量

  就比如用1米尺子和用10厘米的尺子去量1.6cm的物件,米尺可能量出來的就是2cm,或很難去估算,而10厘米的尺子量出來的就是1.6cm。最小單位越小測量就越精確,如米尺,直尺,千分尺……

  垂直檔位的變化到底如何影響測量的準確度呢?

  1、垂直分辨率對垂直測量的影響

  一般數(shù)字采用的都是8位ADC,對任何一個波形值都是用256個0和1來重組。假設示波器垂直方向滿量程為8格,對應量化級數(shù)256。在垂直檔位為500mV/div的情況下,垂直精度為(500mV*8)/256=15.625 mV。測量同一個信號,在垂直檔位為50mV/div的情況下,即(50mV*8)/256=1.5625 mV,垂直精度就達到了1.5625 mV。

    

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  圖 2 測量精度

  為了盡量使測量準確,可進行以下操作:

  使測試信號幅值盡量占到屏幕6div左右。例如一個峰峰值為7Vpp的正弦波,垂直檔位應設為1V/div,而不是2V/div或5V/div。實際上,這涉及到一個電壓分辨率的問題, ZDS2024 plus示波器ADC的量化分辨率25LSB/div。例如在1V/div電壓下,電壓分辨率為1V/25=40mv,而當10V/div時,電壓分辨率為10V/25=400mv??芍?V/div下,測量值有更高的分辨率,測量值更準確。

  2、實例應用

  使用信號發(fā)生器產(chǎn)生一個峰峰值為6Vpp的正弦波信號輸入ZDS2024 Plus示波器中進行測量,捕獲到波形后對波形進行峰峰值測量,如下圖3和圖4所示。

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  圖 3 5V/div檔位下

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  圖4 1V/div檔位下

  1V/div檔位下,量化分辨率為40mv,5V/div檔位下,量化分辨率為200mv,在測量時可能會相差1~2個分辨率的誤差。

  當波形占屏幕1.5格時,所測的峰峰值為6.20V,相差1個分辨率,相對6V的峰峰值誤差為3.3%。

  當波形占屏幕6格時,所測的峰峰值為6.08V,相差2個分辨率,相對6V的峰峰值誤差為1.3%。

  擴展: 6.12V和6.20V的測量值是否在誤差允許范圍內呢?

  垂直測量誤差允許范圍如表1所示。

  表1 垂直測量誤差范圍列表

    

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  (1)垂直檔位為1V/div,測量值為6.08V條件下允許的誤差:

  由于上述測量中垂直偏移為0,所以直流偏移準確度為±0.1div±2mv±2%*0=12mv;直流增益精度為2%*(1V*8)=0.16V,所以在1V/div檔位下允許誤差為0.172V。0.172V>0.08V,所以測量值在誤差允許范圍內。

  (2)垂直檔位為5V/div,測量值為6.20V條件下允許的誤差:

  由于上述測量中垂直偏移為0,所以直流偏移準確度為±0.1div±2mv±2%*0=12mv;直流增益精度為2%*(5V*8)=0.8V,所以在5V/div檔位下允許誤差為0.812V。0.812V>0.2V,所以測量值在誤差允許范圍內。

  綜上所述,當波形盡量占屏幕時,即垂直檔位越小,垂直分辨率就越高,測量越準確,你趕緊試試吧。



關鍵詞: 示波器

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