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          示波器應用之如何通過示波器設置減小測量誤差

          教育裝備采購網 2025-07-03 09:02 圍觀87次

            測量誤差是指測量結果與被測量的真實值之間的差異,測量誤差越大,測量結果的可靠性越低。本文將探討示波器設置不當時誤差是如何產生的、其典型的表現,以及如何使用示波器設置減小測量誤差。

            示波器的測量誤差

            示波器測量誤差可能由硬件限制、設置不當、環境干擾、人為操作等因素引起。以下是示波器誤差產生的原因及其典型表現:

            設置與操作誤差

          示波器應用之如何通過示波器設置減小測量誤差

            通過系統分析誤差來源以及表現,可針對性優化測量方案,提升測量精度。

            示波器基礎設置優化

            垂直系統(電壓):

          • 選擇合適量程:信號幅度占屏幕60%~80%(避免過小量化誤差或過大截斷)。  

          • 關閉“帶寬限制”(除非需抑制高頻噪聲)。 

            水平系統(時基)

          • 時基檔位應使信號周期顯示1~2個完整周期(如1MHz信號用500ns/div)。  

          • 啟用“高分辨率模式”(降低噪聲,犧牲帶寬)。

            觸發設置

            觸發模式選擇:

          • 邊沿觸發:適用于周期性信號(如方波、正弦波)。

          • 脈寬觸發:捕捉異常脈沖。

          • 觸發電平調整:

          • 將觸發電平設置在信號幅度的50%處(避免誤觸發)。

            操作案例

            不同衰減比下本底噪聲的大小

          示波器應用之如何通過示波器設置減小測量誤差

          示波器應用之如何通過示波器設置減小測量誤差

            圖一為示波器通道一未接任何探頭,衰減比選擇1X檔,懸空的狀態下,選擇垂直量程為1.00mV/div,測得本底噪聲為0.72mV  Vpp。

            圖二為示波器通道一未接任何探頭,衰減比選擇1000X檔,懸空的狀態下,選擇垂直量程為1.00V/div,測得本底噪聲為800mV  Vpp。

            造成這種本底噪聲放大的原因是衰減器噪聲疊加效應:示波器的本底噪聲主要由衰減器和前置放大器產生,1000:1衰減比下信號被大幅衰減后,示波器 需要通過增益補償恢復信號幅度,此過程會將衰減器的本底噪聲同步放大,

            同樣的情況下,選擇不同的探頭衰減比就會使得本底噪聲有很大的變化,本底噪聲影響系統測量的結果,這是設置所帶來的不可避免的系統測量誤差。

            知道這個對我們的測量有什么幫助呢?假設我手上有一個衰減比為100:1、1000:1的探頭,我不知道被測信號的一個電平范圍,那么可以優先選用衰減比高的擋位(1000:1)進行測量,測量結果顯示被測信號在衰減比100:1在量程范圍內,那么就選擇100:1的衰減比,以此來減小本底噪聲,使得測量結果更準確。

            結論:在量程范圍內,選擇較小的衰減比本底噪聲也會減小,可以在一定程度上減小測量誤差。

            操作案例

            不同量程下本底噪聲的大小

          示波器應用之如何通過示波器設置減小測量誤差

          示波器應用之如何通過示波器設置減小測量誤差

            圖三為示波器通道一未接任何探頭,衰減比選擇1X檔,懸空的狀態下,選擇垂直量程為1V/div,測得本底噪聲為800mV  Vpp。

            圖四為示波器通道一未接任何探頭,衰減比選擇1000X檔,懸空的狀態下,選擇垂直量程為10.0kV/div,測得本底噪聲為400V  Vpp。

            造成以上結果的主要原因是垂直分辨率限制:示波器的垂直分辨率由ADC的位數(如8位、12位)決定。若量程過大,信號的動態范圍占用的ADC量化等級減少,導致幅值細節丟失。

            如圖四:8位ADC將量程分為256級。單格量程為10kV,總量程為100kV,每級100kV/256≈390V,實際上為400V,本底噪聲在1000X擋位下為800mV,占用1級,受噪聲以及分辨率的影響,測量結果顯示Vmax為0V或者400V;顯示Vmin為0V或者-400V都是有可能的。

            受分辨率的限制,垂直量程越大,ADC所測量判讀的電壓越大,這會直接影響測量精度。

            結論:示波器的ADC(模數轉換器)分辨率有限,使用大量程測小信號會量化誤差,導致幅度測量不準確。

            總結

            衰減比選擇不當或者垂直量程選擇不當都可能會量化誤差,導致誤差偏高。適當的示波器設置可以減小測量誤差。

          點擊進入Pintech品致-廣州德肯電子股份有限公司展臺查看更多 來源:教育裝備采購網 作者:Pintech品致 責任編輯:張肖 我要投稿
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