示波器的数据误差原因分析
2012-08-20
信号完整性与示波器及其输入有关。大多数DSO的增益不准确度是1%至5%，这是对直流来说的。对于高频的绝对增益很少有所规定，但是示波器的整个高斯型滚降特性保证瞬态响应是良好的。DSO显示的相对增益准确度受前置放大器、衰减器和模傲转换器（ADC）的影响，除非采用模拟示波器的静电偏转或阴极射线示波管，准确度不受显示系统的影响。模拟示波器由于偏转放大器和阴极射线示波管有误差引人，总的增益误差达到2%至3%。
LCD屏和磁偏转阴极射线示波管以电视的速率驱动，复合信号包括全部标志、菜单文本、图形和波形。因而，波形至格子的相对准确度不受显示器件线性度的影响。
格子线的绝对准确度可能有误差，但是信号会准确定位在每条格子线上。相反地，模拟示波器的静电偏转阴极射线管的格子是腐蚀在玻璃上的，因此，任何偏转放大器或阴极射线管的非线性都会增加总的增益误差。
大多数民妇只有8位分辨率，少数DSO提供10或12位。例如对于生物医学信号，由于含有未知的偏移电压，采用10或12位系统的较大动态范围是有好处的。如果复杂信号要求垂直放大以便检验微细的部分，也需要更高的分辨率。
更高分辨率可由平均方式来获得，这种方式的根据是大量无机噪声出现在处理过程中，产生典型的均方根关系，例如采集信号16次可使信号分辨率改善4倍。
一种更可靠的办法是加入定量的特别加权噪声来扰动ADC输入。在每次取样过程中，ADC输入从实际输入信号值偏移一点点，扰动的偏移量、方向和分布是预置的，以便保证扰动过程的平均高分辨率数据不会产生频谱失真。
带来的问题是扰动使ADC的峰一峰值范围降低，其幅值与扰动信号值相等。因为分辨率的改善程度与扰动信号和求平均的样本数成正比，所以能够实现的改进有一定限制。
