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關(guān)于示波器測(cè)量的“準(zhǔn)”與“不準(zhǔn)”問(wèn)題探討
發(fā)布時(shí)間:2017-01-16 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】當(dāng)波形捕獲出來(lái)后很多工程師覺(jué)得波形占屏幕2格就可以很清晰了,沒(méi)必要將波形調(diào)到鋪滿屏幕格子去看。其實(shí)這是一個(gè)誤區(qū),今天我們就來(lái)看看為什么要讓波形鋪滿示波器屏幕的格子。
2格顯示和盡量滿格顯示最明顯的就是,波形被“拉長(zhǎng)”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(cè)量的準(zhǔn)確性。這其中最重要就是示波器8位ADC與垂直量測(cè)量的關(guān)系。
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(lái)的就是2cm,或很難去估算,而10厘米的尺子量出來(lái)的就是1.6cm。最小單位越小測(cè)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(cè)量的準(zhǔn)確度呢?
1、垂直分辨率對(duì)垂直測(cè)量的影響
一般數(shù)字示波器采用的都是8位ADC,對(duì)任何一個(gè)波形值都是用256個(gè)0和1來(lái)重組。假設(shè)示波器垂直方向滿量程為8格,對(duì)應(yīng)量化級(jí)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(cè)量同一個(gè)信號(hào),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(dá)到了1.5625 mV。
為了盡量使測(cè)量準(zhǔn)確,可進(jìn)行以下操作:
使測(cè)試信號(hào)幅值盡量占到屏幕6div左右。例如一個(gè)峰峰值為7Vpp的正弦波,垂直檔位應(yīng)設(shè)為1V/div,而不是2V/div或5V/div。實(shí)際上,這涉及到一個(gè)電壓分辨率的問(wèn)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(dāng)10V/div時(shí),電壓分辨率為10V/25=400mv??芍?V/div下,測(cè)量值有更高的分辨率,測(cè)量值更準(zhǔn)確。
2、實(shí)例應(yīng)用
使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)峰峰值為6Vpp的正弦波信號(hào)輸入ZDS2024 Plus示波器中進(jìn)行測(cè)量,捕獲到波形后對(duì)波形進(jìn)行峰峰值測(cè)量,如下圖3和圖4所示。
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(cè)量時(shí)可能會(huì)相差1~2個(gè)分辨率的誤差。
當(dāng)波形占屏幕1.5格時(shí),所測(cè)的峰峰值為6.20V,相差1個(gè)分辨率,相對(duì)6V的峰峰值誤差為3.3%。
當(dāng)波形占屏幕6格時(shí),所測(cè)的峰峰值為6.08V,相差2個(gè)分辨率,相對(duì)6V的峰峰值誤差為1.3%。
擴(kuò)展: 6.12V和6.20V的測(cè)量值是否在誤差允許范圍內(nèi)呢?
垂直測(cè)量誤差允許范圍如表1所示。
表1 垂直測(cè)量誤差范圍列表
(1)垂直檔位為1V/div,測(cè)量值為6.08V條件下允許的誤差:
由于上述測(cè)量中垂直偏移為0,所以直流偏移準(zhǔn)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(cè)量值在誤差允許范圍內(nèi)。
(2)垂直檔位為5V/div,測(cè)量值為6.20V條件下允許的誤差:
由于上述測(cè)量中垂直偏移為0,所以直流偏移準(zhǔn)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(cè)量值在誤差允許范圍內(nèi)。
綜上所述,當(dāng)波形盡量占屏幕時(shí),即垂直檔位越小,垂直分辨率就越高,測(cè)量越準(zhǔn)確,你趕緊試試吧。
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