圖1 SDS3000X示波器幅頻特性曲線

四，ADC

數(shù)字示波器的本質(zhì)是將模擬信號采樣為一個(gè)一個(gè)的離散點(diǎn)。連續(xù)的模擬信號在轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的離散化過程中 ，由于沒有無限數(shù)量的離散化的數(shù)字電平來重組連續(xù)的模擬信號，實(shí)際的模擬電壓值與對應(yīng)的數(shù)字化電平值之間總會有偏差，這個(gè)偏差值叫量化誤差。

而模數(shù)轉(zhuǎn)化器(ADC)的位數(shù)則決定了示波器的最小量化電平，也即確定了數(shù)字示波器的分辨率。 ADC的位數(shù)越高，則分辨率越高。8位的ADC代表了28=256個(gè)量化級別，10位的ADC則代表了210=1024個(gè)量化級別。12位的ADC代表了212=4096個(gè)量化級別。ADC的位數(shù)越高，則意味著量化誤差則越小，越有利于信號完整性測量。

除此之外，在我們只能選擇既定的ADC位數(shù)的示波器之后。要想獲得最佳的分辨率，要盡量讓波形占滿柵格，才能充分利用ADC的范圍。如果只讓波形占1/2柵格，則測量精度會下降到7-bit。因此合理地選擇選擇垂直縮放的設(shè)置，能獲得更加精確的測量結(jié)果。

如下圖所示為分別讓信號占據(jù)滿柵格，1/2柵格，1/4柵格….的情況，可以看到，測量的結(jié)果出入很大。

圖2 不同情況下的測量結(jié)果

五，ENOB

ENOB(Effective number of bits)是衡量示波器動態(tài)性能的一個(gè)指標(biāo)。一些示波器廠商會給出ADC的ENOB值，從某種程度上來講，8位的ADC的確能夠提供8位的精度和分辨率，這只是針對DC信號或者一些低速信號而言。隨著信號速度的提高，動態(tài)數(shù)字化性能會顯著下降。當(dāng)達(dá)到某一特定臨界值，8位的ADC可能降到6位或者4位或者更低的有效位數(shù)。

數(shù)字轉(zhuǎn)化器性能的下降主要表現(xiàn)為信號上的噪聲水平增加。此處的噪聲水平增加主要是指輸入信號和數(shù)字化輸出中疊加的隨機(jī)誤差。我們可以用信噪比(SNR)來衡量此系統(tǒng)的好壞。

SNR=PsignalPnoise

ENOB=(SNR-1.76)/6.02

當(dāng)然，對于示波器而言，單純地講ADC的ENOB是沒有意義的，評估整個(gè)示波器系統(tǒng)的ENOB才具有實(shí)際意義。例如一個(gè)ADC具有非常優(yōu)秀的ENOB，但若是前端噪聲較大，則會影響整個(gè)系統(tǒng)的ENOB.

在鼎陽科技SDS2000X示波器中，提供了增強(qiáng)分辨率模式(ERES采集模式)，通過數(shù)字濾波的方式降低噪聲的帶寬，能有效提高信噪比，最高可等效增強(qiáng)3 Bit ENOB，等效提高了示波器的垂直分辨率，且無須依賴于信號的周期性和觸發(fā)點(diǎn)的穩(wěn)定。這個(gè)模式有利于于信號完整性測量。

圖3 SDS2000X增強(qiáng)分辨率模式

我們在判定整個(gè)系統(tǒng)的ENOB是否會影響信號的測量以及影響信號完整性時(shí)，一定要留意自己需要測量的是什么信號。例如高速串行信號在一些頻點(diǎn)上具有諧波，這些諧波可以通過示波器系統(tǒng)而不受ENOB降低的影響。

六，噪聲

在示波器不外接任何信號的前提下，我們依然可以在示波器的顯示屏上觀察到噪聲信號，我們稱這個(gè)信號為示波器的底噪。

示波器的噪聲可能有很多來源，包括示波器的模擬前端，模數(shù)轉(zhuǎn)化器，探頭甚至是連接測量電路的電纜。有利于信號完整性測量的示波器應(yīng)該具有較小的噪聲。

我們在測試儀器噪聲的時(shí)候，還要注意影響噪音測試結(jié)果的因素很多，比如帶寬、采樣率、通道垂直分辨率、水平時(shí)基和通道耦合方式等。總體來說，業(yè)界對此的共識如下：

l帶寬越高，噪聲越大，因?yàn)閹捲礁卟杉降男盘栔C波分量越豐富。

水平時(shí)基分辨率越低，噪聲越大，即時(shí)基格度越粗，噪聲顯示越大。