示波器ENOB值在提升準(zhǔn)確度中的作用

　　其中，導(dǎo)管式ADC使用二階或多階轉(zhuǎn)換來(lái)獲致較高的取樣率，例如安捷倫(Agilent)90000A系列示波器所配備的20GSa/s ADC(圖1)，其內(nèi)部是由八十個(gè)256MSa/s取樣率的ADC所組成，可提供更高的取樣率。

　　圖1 安捷倫Infiniium 9000系列示波器的ENOB曲線圖，ENOB值會(huì)因頻率不同而有所差異，且每款示波器的ENOB圖各不相同。此ENOB圖顯示整體示波器系統(tǒng)的ENOB，而不只是8位元ADC的ENOB。

　　至于快閃式ADC則具備一組比較器，可平行對(duì)輸入訊號(hào)進(jìn)行取樣，且每個(gè)比較器會(huì)對(duì)應(yīng)到一個(gè)解碼電壓范圍，藉由將訊號(hào)饋送至邏輯電路，這一組比較器會(huì)對(duì)每個(gè)電壓范圍產(chǎn)生一個(gè)編碼。然而，每一種ADC技術(shù)都有其局限性，例如快閃式ADC的線性誤差較高，而導(dǎo)管式ADC通常具有較多的交錯(cuò)誤差。

　　不過(guò)，與常識(shí)相反，某些示波器在不采用最快取樣率時(shí)，反而能提供更準(zhǔn)確的量測(cè)結(jié)果，這是因?yàn)椴捎米羁烊勇蕰r(shí)，示波器可能會(huì)產(chǎn)生額外的交錯(cuò)失真且增加高頻雜訊。

　　因此，示波器廠商針對(duì)其使用的單獨(dú)ADC進(jìn)行內(nèi)部評(píng)估，也會(huì)評(píng)估示波器系統(tǒng)的整體ENOB，所得出的系統(tǒng)ENOB會(huì)低于個(gè)別ADC的ENOB。由于ADC是示波器內(nèi)建的元件，不能單獨(dú)使用，故惟有評(píng)估整體系統(tǒng)的ENOB才有實(shí)質(zhì)意義。

　　衡量ADC品質(zhì)　偏移/相位/頻率失真須納入考量

　　為保持ADC效能穩(wěn)定，ENOB另一個(gè)重要的應(yīng)用在于可用來(lái)衡量示波器ADC的品質(zhì)，若示波器具有良好的ENOB，則其時(shí)序誤差、頻率突波(通常因交錯(cuò)失真所致)和低寬頻雜訊都會(huì)非常小，若產(chǎn)品應(yīng)用以正弦波為主，則可依據(jù)ENOB來(lái)選擇最合適的示波器。

　　一般而言，使用者不會(huì)同時(shí)用盡示波器ADC的8位元解析度，為充分利用8位元垂直量測(cè)范圍，使用者必須放大波形以便使用整個(gè)垂直量測(cè)范圍，但這樣會(huì)增加觀測(cè)訊號(hào)的困難度，且可能導(dǎo)致ADC飽和風(fēng)險(xiǎn)而產(chǎn)生不良效應(yīng)。不僅如此，前端雜訊、諧波失真和交錯(cuò)失真，也會(huì)降低示波器ADC的效益。因此，必須利用90%垂直范圍來(lái)量測(cè)訊號(hào)，此時(shí)使用者應(yīng)將示波器8位元轉(zhuǎn)換器降低至7.2位元(90%×8位元)。

　　只不過(guò)，ENOB做為一種衡量ADC與前端元件優(yōu)劣的方法，但它忽略其他幾個(gè)參數(shù)，包括ENOB并不考慮偏移、相位不一致及頻率響應(yīng)失真等因素。如圖2所示，一個(gè)輸入訊號(hào)在兩臺(tái)不同示波器上的量測(cè)結(jié)果，這兩臺(tái)示波器雖具有相同的ENOB值，但可明顯看出其中一臺(tái)示波器顯示的波形更接近真實(shí)的輸入訊號(hào)。