示波器小信号测量的使用技巧

随着当代电池供电移动设备和电源产品变得越来越绿色且高能效，工程师迫切需要示波器提供高灵敏度的小信号测量解决方案。

●使用探测附件时的注意事项

如果要测量电源或功率器件中的低纹波和低噪声，有可能用到示波器最灵敏的或接近最灵敏的 V/格设置。

首先，应尝试使用像 1:1 探头这样衰减比较低的探头，而不是使用仪器附带的标准配置 10:1 无源探头。若使用 10:1 探头，不仅示波器的基线本底噪声会以 10 倍增加，而且示波器的最小 V/格设置也会比使用 1:1 探头时的情况大 10 倍。

另一个关键技巧是，通过将探头采集的残余噪声降至最低，就可以探测到隐藏的小信号。通用无源探头在标准配置中通常提供15厘米长接地引线和挂钩探针，这两种附件可能会采集到目标信号或附近其他器件所产生的噪声。反之，较小的探针、较短的接地连接，例如使用电路板上的 BNC 适配器或卡口式接地引线可以显著减少探测到的噪声，其原理是通过尽量减少连接的匝数，可降低电感负载。

●提高分辨率并降低随机噪声

当测量大动态范围中的小信号时，所需的测量分辨率应高于传统数字示波器提供的 8 位测量分辨率。除了使用高分辨率数字转换器或其他测量仪器之外，也可以使用示波器的内置高分辨率模式或平均值模式来提高测量分辨率，降低随机噪声。每种采集模式都有其优点和缺点，视不同情况而定。

※平均值采集模式

平均值采集模式适用于符合下列条件的测量场景:

要求示波器的最大带宽；

信号是重复的；

不需要深存储器；

要求控制平均值数量。

※高分辨率采集模式

高分辨率采集模式适用于符合下列条件的测量场景:

不要求示波器提供最大带宽，也不需要采样率相对于带宽较大的示波器；

必须通过单次触发来捕获信号；

要求使用深存储以捕获更长时间的信号。

●正确地配置示波器有助于改进测量

如果重点研究输入信号中的交流分量，可能并不关心其直流偏置。因此，您可以将示波器的耦合设置为交流模式，从输入波形中去除直流偏置；如果信号输出中的交流分量与直流偏置 (5 V 或 12 V) 相比是极小的，那么就需要将示波器设置为直流耦合模式，并通过探头提供直流偏置。

另外，不要忘了示波器还提供了带宽限制和低通滤波功能，使带宽得到更合理有效的利用。大多数示波器都内置了 20 MHz LPF 电路，通过把示波器的带宽限制在合理范围，就能进一步地降低输入信号中的高频噪声对测量的影响。