示波器测量“准”与“不准”的问题.doc

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1、示波器测量“准”与“不准”的问题　　当波形捕获出来后很多工程师觉得波形占屏幕2格就可以很清晰了，没必要将波形调到铺满屏幕格子去看。其实这是一个误区，今天我们就来看看为什么要让波形铺满示波器屏幕的格子。　　2格显示和尽量满格显示最明显的就是，波形被“拉长”了，也就是垂直档位变小了，而垂直档位的变化直接影响了垂直测量的准确性。这其中最重要就是示波器8位ADC与垂直量测量的关系。　　　　图1尺子测量　　就比如用1米尺子和用10厘米的尺子去量1.6cm的物件，米尺可能量出来的就是2cm，或很难去估算，而

2、10厘米的尺子量出来的就是1.6cm。最小单位越小测量就越精确，如米尺，直尺，千分尺……　　垂直档位的变化到底如何影响测量的准确度呢？　　1、垂直分辨率对垂直测量的影响　　一般数字示波器采用的都是8位ADC，对任何一个波形值都是用256个0和1来重组。假设示波器垂直方向满量程为8格，对应量化级数256。在垂直档位为500mV/div的情况下，垂直精度为（500mV*8）/256=15.625mV。测量同一个信号，在垂直档位为50mV/div的情况下，即（50mV*8）/256=1.5625mV，

3、垂直精度就达到了1.5625mV。　　　　图2测量精度　　为了尽量使测量准确，可进行以下操作：　　使测试信号幅值尽量占到屏幕6div左右。例如一个峰峰值为7Vpp的正弦波，垂直档位应设为1V/div，而不是2V/div或5V/div。实际上，这涉及到一个电压分辨率的问题，ZDS2024plus示波器ADC的量化分辨率25LSB/div。例如在1V/div电压下，电压分辨率为1V/25=40mv，而当10V/div时，电压分辨率为10V/25=400mv。可知在1V/div下，测量值有更高的分辨率

4、，测量值更准确。　　2、实例应用　　使用信号发生器产生一个峰峰值为6Vpp的正弦波信号输入ZDS2024Plus示波器中进行测量，捕获到波形后对波形进行峰峰值测量，如下图3和图4所示。　　　　图35V/div档位下　　图41V/div档位下　　1V/div档位下，量化分辨率为40mv，5V/div档位下，量化分辨率为200mv，在测量时可能会相差1~2个分辨率的误差。　　当波形占屏幕1.5格时，所测的峰峰值为6.20V，相差1个分辨率，相对6V的峰峰值误差为3.3%。　　当波形占屏幕6格时，所测

5、的峰峰值为6.08V，相差2个分辨率，相对6V的峰峰值误差为1.3%。　　扩展：6.12V和6.20V的测量值是否在误差允许范围内呢？　　垂直测量误差允许范围如表1所示。　　　　表1垂直测量误差范围列表　　（1）垂直档位为1V/div，测量值为6.08V条件下允许的误差：　　由于上述测量中垂直偏移为0，所以直流偏移准确度为±0.1div±2mv±2%*0=12mv；直流增益精度为2%*（1V*8）=0.16V，所以在1V/div档位下允许误差为0.172V。0.172V＞0.08V，所以测量值在

6、误差允许范围内。　　（2）垂直档位为5V/div，测量值为6.20V条件下允许的误差：　　由于上述测量中垂直偏移为0，所以直流偏移准确度为±0.1div±2mv±2%*0=12mv；直流增益精度为2%*（5V*8）=0.8V，所以在5V/div档位下允许误差为0.812V。0.812V＞0.2V，所以测量值在误差允许范围内。　　综上所述，当波形尽量占屏幕时，即垂直档位越小，垂直分辨率就越高，测量越准确，你赶紧试试吧。