enob，作为一个新手了解哪些技术指标能帮助我寻找最适合自己的示波器
来源：整理 编辑：智能门户 2023-08-23 05:20:53
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1，作为一个新手了解哪些技术指标能帮助我寻找最适合自己的示波器
如果您知道需要了解哪些技术指标，那么您就可以轻松地掌握每台示波器的真实性能啦。在您进行测量或寻找最适合您的示波器时，以下这些重要经验希望有所帮助：1. 一定要索取系统 ENOB 的信息，以判断总体测量质量2. 记住要查看系统 ENOB，而不仅仅是 ADC ENOB3. 只使用真正需要的带宽而不使用过高的带宽，以便降低噪声4. 向厂家索取频率响应图以确保示波器在整个带宽范围内保持平坦的响应5. 在示波器屏幕上查看不同偏置下的本底噪声，确保本底噪声不会给测量造成明显的影响6. 请注意极高的采样率和错误交错的 ADC
2，什么是SINAD和ENOB
转换器在输入信号额定条件下将以dB 表示SINAD。转换器ENOB（有效位数）可能是ADC 最常提到的交流规格，它便是以位而非dB表示的SINAD：尽管ENOB常被提及，但它不足以描述高速转换器的性能。众所周知高速转换器拥有多个参数，单个数字不可能囊括整张规格表的描述内容。只要不过度依赖ENOB 的重要性，该数字是比较候选转换器的合理起点。SINAD对频率特性曲线更有价值，许多高速转换器会将其呈现在数据手册内。该曲线至少让您可以针对应用所需频率鉴别典型性能，而不局限于转换器制造商为数据手册规格表选定的频率点。
3，AD中位数到底具有什么意义
AD中位数到底具有什么意义AD 的位数（分辨率）主要就是表示分辨能力的一个指标，而作为AD分辨率的最小单元，LSB还用来表示诸如精度，积分非线性，微分非线性等很多指标。一般这些指标都使用多少个LSB来表示的，LSB代表的值越小，也就是这些指标越好。 具体这些指标的意义可以参考一些AD的datasheet，都有相关这些指标（Terminology）的解释 需要说明的是ENOB（effective number of bit）在很多时候比resolution更有意义，他可以表示AD实际可以达到的动态范围。这点在高分辨率AD上面更为明显（16bit以上）。lz的提问中错了两点：一、icl7135是4又1/2位的a/d转换芯片，能输出从-19999~19999共±20000个数字量，4又1/2位指的是输出显示数字的位数，其中首位只能显示1（-1）算1/2位。二、“相当于14位a/d转换”应为“相当于14位的二进制数”——十进制数19999以二进制数表示的话有14位。例如icl7126为3又1/2的a/d转换芯片，其最大显示数1999则相当于11位二进制数。
4，sar adc 的enob一般能达到多少
1 ADC的精度与通道 F020采用TQFP100封装，芯片引脚有8个（引脚18～25）专用于模拟输入，是8路12位ADC的输入端。每路12位的转换精度都是其自身的±1LSB（最低位）。实际上，对于12位逐次逼近寄存器型（SAR）ADC只有1个，在它与各输入端之间有1个具。逐次逼近寄存器型(sar)的模拟数字转换器(adc)是采样速率低于5msps的中等至高分辨率应用的常见结构。sar adc的分辨率一般为8位至16位，具有低功耗、小尺寸等特点。这些特点使sar adc获得了很广的应用范围，例如便携式电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据信号采集器等。 那末什么是sar 呢? 顾名思义, sar实质上是实现一种二进制搜索算法。所以，当内部电路运行在数兆赫兹(mhz)时，由于逐次逼近算法的缘故，故adc采样速率仅是该数值的几分之一。为了使sar adc在很宽的范围上得到应用,那就应该对sar(逐次逼近寄存器型)的adc有一个全面的理解。首先对sar adc的结构分析。模拟输入电压(vin)由采样／保持电路保持。为实现二进制搜索算法，n位寄存器首先设置在中间刻度(即：100…00，msb为1)。这样，数字模拟转换器(dac)输出(vdac)被设为vref／2，vref是提供给adc的基准电压。然后，比较判断vin是小于还是大于vdac，如果 vin>vdac，则比较器输出逻辑高电平或1，n位寄存器的msb保持1。相反，如果vin < vdac ，则比较器输出逻辑低电平，n位寄存器的msb清为0。随后，sar控制逻辑移至下一位，并将该位设置为高电平，进行下一次比较。这个过程一直持续到最低有效位(lsb)。上述操作结束后，也就完成了转换，n位转换结果储存在寄存器内。 图2是一个4位转换器。y轴及图中的粗线表示dac的输出电压。本例中，第一次比较表明vinvdac，位2保持为1。dac置为01102，执行第三次比较。根据比较结果，位1置0，dac又设置为01012，执行最后一次比较。最后，由于v1n>vdac，位0确定为1。 注意，对于4位adc需要四个比较周期。通常，n位sar adc需要n个比较周期，在前一位转换完成之前不得进入下一次转换。由此可以看出，该类adc能够有效节省功耗和空间，当然，也正是由于这个原因，分辨率在14位至16位，速率高于几msps的逐次逼近adc及其少见。一些基于sar结构的微型adc已经推向市场。例如，采用qspitm串行接口的 maxlll5-maxlll8系列8位adc以及采用微小的sot23封装，分辨率更高的可互换产品-10位maxl086和12位maxl286，尺寸只有3mm×3mm。兼容于i2c接口的maxl036／maxl037可将四路、8位adc和一个基准源集成在sot23封装内。 sar adc的另一个特点是，功率损耗随采样速率而改变，这一点与闪速adc或流水线adc不同，后者在不同的采样速率下具有固定的功耗。这仅对于低功耗应用或者不需要连续采集数据的应用是非常有利的(例如，用于pda数字转换器的maxl233)。 sar的深入分析 sar adc的两个重要部件是比较端和dac，可以看到，图1中采样／保持电路可以嵌入到dac内，不作为一个独立的电路。sar adc的速度受限于：1、dac的建立时间，在这段时间内必须稳定在整个转换器的分辨率以内(如：1／2 lsb)。2、比较器，必须在规定的时间内能够分辨vin与vdac的微小差异。3、逻辑开销。
5，什么是AD变换器
将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称a/d转换器或adc,analog to digital converter）.模数转换器是连接模拟和数字世界的一个重要接口。A/D转换器将现实世界的模拟信号变换成数字位流以进行处理、传输及其他操作。 A/D转换器的选择是至关重要的。所选择的A/D转换器应能确保模拟信号在数字位流中被准确地表示，并提供一个具有任何必需的数字信号处理功能的平滑接口，这一点很重要。 目前的高速A/D转换器已被应用于各种仪表、成像以及通信领域中。对用户而言，所有这些应用都有着相似的要求，即以较低的价格实现更高的性能。 在选择高速A/D转换器时，设计师必须考虑下面几个因素： ● 终端系统的要求 ● 成本 ● 分辨率或精度 ● 速度 ● 性能 对终端系统要求的清晰了解将简化A/D转换器的选择过程。在某些场合，它可以把所需考虑的选择参数限制为屈指可数的几个。例如，很多超声波应用采用的是每个通道需要一个A/D的数字光束成形系统。对于一个具有多达256个通道的系统而言，具有多通道和低功耗的A/D转换器是一个合适的选择。 对于8进制A/D转换器来说，超声波应用是主要的终端应用。位于A/D之后的DSP或ASIC所使用的电源电压也是必需加以考虑的。越来越多的高速A/D将采用3V、2.5V和1.8V的工作电源。价格是始终需要考虑的因素。如今的转换器设计师正在制作性价比更为优越的A/D。 速度与分辨率的关系 目前的高速A/D最初是按速度和分辨率进行分类的。转换器的速度是指A/D能够进行转换的取样速率或每秒的取样数量。对于高速A/D来说，速度以百万取样每秒(Msps)为计量单位。 分辨率是指转换器能够复制的位数精度：分辨率越高，则结果越精确。分辨率以位来计量。目前市场上的高速A/D的分辨率为8～16位，速度为2～4Gsps。速度和分辨率始终是一对矛盾。分辨率的增加通常会导致可实现速度的降低。 如今的A/D设计师拥有更快的处理方法和更多的架构以便从中选择有助于解决速度和分辨率这一对矛盾的转换器：目前已有16位 20 Msps、10位 300 Msps和8位 1Gsps的A/D。高速A/D的常用架构有闪存型（flash）、半闪存型（semi-flash）、SAR型和流水线型四种。 SAR型 A/D通常具有10～16位的分辨率。SAR的架构基于一个比较器。若要获得n位的分辨率，逐次逼近转换器就必须执行n次比较器操作，并把每一次的结果都存储在寄存器中。一个12位转换器需要12个时钟周期来完成一次转换。这种转换器的优点是硅片尺寸小、功耗低且精度高。缺点是取样速度慢，输入带宽低。 闪存型A/D的分辨率被限制为8位。闪存型A/D的架构基于比较器组，总共有2n-1个比较器。一个8位A/D需要256个比较器。闪存型A/D可并行执行多个转换，因此能达到非常高的速度。闪存型A/D的优点是高输入带宽和非常高的速度（达到1～4Gsps）。缺点是功耗大、输入电容大且分辨率低。 流水线型A/D可提供12～16位分辨率。流水线型A/D由无数个连续的级组成，每一级都包括一个跟踪/保持（T/H）电路、一个低分辨率A/D和D/A以及一个包含用于提供增益的级间放大器的加法电路。流水线型A/D的优点在于功耗低，取样速率能达到100～300Msps。缺点是这种A/D要求50%的占空因数以及最小的时钟频率。 一旦确定了合适的速度/分辨率组合，设计师仍然能够从市场上的几百种A/D中选出最合适的一个。对终端应用更为深入的了解将揭示对附加性能的要求。用于评定A/D的最常用性能参数如下： ● 信噪比（SNR） ● 信号与噪声加失真之和之比（SINAD） ● 无寄生动态范围（SFDR） ● 差分线性误差（DNL或DLE） ● 积分线性误差（INL或ILE） ● 有效位数（ENOB） ● 增益误差 ● 功耗 成像应用 医学成像应用通常要求取样速率高于40Msps的10～12位A/D。高端应用可能要求更高的分辨率：14～16位。A/D的性能对于图像质量是至关重要的。对于DBF超声波应用而言，其目标是以最小的功耗和最低的成本提供最佳的图像质量。 ENOB是用于评价图像质量的一个关键参数。对于一个10位转换器而言，ENOB越接近10，图像的再现质量越好。关注的频率通常在10～20MHz之间。观察A/D的ENOB与频率的关系曲线（见图1），理想的情况是曲线在所关注的带宽内保持平坦。 如果未提供曲线，则可根据SINAD与频率的关系曲线以及下面的公式推导出ENOB与频率的关系：6.02n + 1.76 = SINAD，这里，n代表ENOB。例如：图1中的曲线示出了一个10位A/D（SPT7883）的SINAD性能。在10和20MHz条件下计算出的SINAD值分别为60dB和59dB。解出方程中的n值，即可得出10MHz和20MHz时的ENOB分别为9.67和9.5。 仪表应用 数据采集应用需要取样速率高于20Msps的14～16位A/D。一般而言，仪表应用采用了品种更加繁多的数据转换器。转换器的选择对终端应用的依存程度很高。 例如，取样示波器对电压输入进行取样并绘出一幅输出波形。在这种情况下，8～10位的分辨率便足够了，但是需要更高的速度（＞20Msps），以便能以更快的速度进行取样。为精确地显示电压，精度、偏移增益和线性度也是关键因素。 通信应用 通信应用需要取样速率高于80Msps的12～14位A/D。A/D对复杂的波形进行数字化，这样，利用一个DSP或ADIC就能执行解调操作。通常采用两个A/D对正交信号进行取样，以抽取用于处理的I和Q信号分量。 在基带取样应用中，转换器的动态性能并不重要，这是因为被抽样的是低频和带限信号。由于信号分量是直流，因此诸如增益和偏移等技术参数是重要的。例如，如果基带转换器具有较大的直流偏差，这将表现为直接叠加在有用信号上的未调制载波。如果信号足够大，它将完全阻断所需的载波。 A/D的INL和DNL性能也会限制接收机的性能。通常情况下，DNL被认为是产生A/D量化噪声的根源之一。但是，在很小的信号电平（位于或接近接收机的基准信号灵敏度）下，DNL误差会在A/D中导致视在增益误差，从而引发高达6dB的误差。基带A/D可以是低成本、低功耗和低取样速率的器件。 在IF取样应用中，所有的RF信号都被转换成较低的频率以便于检波。大多数2G、2.5G和3G应用的IF频率均介于150～250MHz之间。A/D必须具有较快的时钟速率和非常宽的输入带宽。 SNR和SFDR也是至关重要的规格。WCDMA应用采用一个多载波平台以同时对几百个信号进行数字化。重要的是转换器不能产生干扰有用信号的寄生信号。这些寄生信号可能表现为谐波或交调分量，它们将导致接收机性能的劣化。d/a变换器异常通常因为你使用了模拟主轴。ja40端口接受到的信号收到了干扰引起的。此外，还有可能和你的强电上电是否正常有关。至于d/a，他其实是侧板上的一个部件，起到检测作用。一般产生这个报警时，侧板有问题的可能性很小。
6，示波器带宽是不是越高越好
“示波器的带宽当然是越高越好”。这句话从某种意义上是正确的：带宽越高，意味能够准确测量被测信号的带宽越高，价值越大，也越值钱。但是，从使用角度来说，带宽越高未必越好。 1. 感兴趣的信号的上升时间是带宽选择的关键因素 任何信号都可以分解成无数次谐波的叠加。从频域来理解，带宽选择的总原则是：带宽能覆盖被测信号各次谐波99.9%的能量就足够了。带宽难以选择的根源就在于：我们不能直观地知道被测信号能量的99.9%对应的带宽是多少。感兴趣的信号的能量主要取决于上升沿的快慢，上升沿越陡，信号包含的高次谐波含量越丰富，带宽就要越高。因此感兴趣的信号的上升时间是关键因素。2. 带宽和示波器本身的上升时间之间的关系 示波器本身存在上升时间。示波器的上升时间可定义为示波器阶跃响应的时间，如图1所示，对于上升沿无限快的阶跃信号经过RC低通滤波器之后，其上升沿变缓。RC低通滤波器是示波器放大器的等效简化分析模型e69da5e6ba903231313335323631343130323136353331333431363630。从RC模型来理解，电容的存在必然导致上升沿变缓。 示波器的上升时间和带宽存在反比的关系，上升时间和带宽的乘积是一个常数，使用RC电路模型可以推导出这个常数是0.35。 基于图1的模型可以推导出这个0.35常数。但因为示波器的真实的放大器并不会是简单的RC模型，而是更加复杂些，还取决于示波器幅频特性曲线的形状，特别是幅频特性曲线的下降部分“尾部”的滚降系数(Roll-Off Rate)。示波器本身的上升时间是通过计量得到的。3. 带宽选择的N种说法 业内一直流传着很多种带宽选择的说法，甚至在诸多文献中称之为法则（Rule of Thumb)。这里将流传的几种选择带宽的方法罗列出来。我们可以在“带宽能覆盖被测信号各次谐波的99.9%的能量就足够了”的总原则下判断对错即可。但是，实践中却很纠结。还是那句话，我们不能直观地知道被测信号能量的99.9%对应的带宽是多少，或者说，我们不能轻易确定被测信号的能量在多少次谐波之后被衰减到0.1%。 流传最广的是3-5倍法则，即要求示波器的带宽是被测信号最高频率的3-5倍，就是说能覆盖被测信号的3次到5次谐波以上。这个法则在早期示波器培训的PPT文档中比比皆是，但笔者一直没有找到这个著名法则的原始出处。这个法则没有强调和说明被测信号的类型和上升时间，容易造成误导。假设测量的信号是正弦波，是否还需要3-5倍呢? 假设被测信号是上升沿特别快的差分时钟信号，3-5倍远远不够的。有些信号基频较低，却具有快速的上升时间！ 更快的上升时间会引入振铃现象，同时意味着更高的频率成分，信号的高次谐波分量所占能量比重更大。如图3所示，假设被测信号是左边灰色的波形，使用5倍带宽后，测量出来的信号失真，表现为上升沿变缓，过冲消失了，如图中的黑色线标识。4. 带宽的选择并不是越高越好 在不确定信号分解到第N次谐波的时候能量衰减到99.9%，在选择和使用示波器时可以留下足够的带宽裕量，但是带宽过高会造成一个严重问题是：引入的噪声能量超过了同等带宽范围内的信号自身的能量，也会导致测量结果不准确。这就是测量中反复要提及的信噪比（SNR）的问题。 假如使用500MHz的示波器能覆盖被测信号99.9%的能量，测量精度可以达到5%以内，但是我们偏要使用1GHz的示波器，那么在500MHz-1GHz频率范围内引入的噪声能量远远大于500MHz-1GHz范围内覆盖的被测信号剩下的0.1%的能量。测量的结果在时域上就表现为波形上叠加了很多高频成分的随机噪声，影响到一些参数的测量结果。因此，反而用500MHz测量的结果更准确！！这也就是为什么在测量电源纹波的时候，我们要将带宽限制为20MHz。 示波器本身和测量系统引入的噪声主要包括：示波器放大器和ADC的本底噪声（现在示波器的本底噪声大多数控制都差不多，电压档位一般都在1mv左右，貌似只有鼎阳科技的一些示波器能到500uV，底噪控制的不错），测量系统的地（一般是探头的接地）引入的地环路的传导噪声; 探头的地线和探头的各种配件组成的环路感应的空间辐射噪声。这三种噪声特别是后两种在缺少必要的抑制措施的情况下会成为测量中诸多问题的根源。可以说带宽越高的示波器越贵，可以测量的信号频率越高。但从测试和成本角度，建议选择合适的带宽即可，这个带宽根据五倍法则来选择，可以保证误差在很小的范围就好。带宽越高，示波器的成本也越高，考虑到性价比，肯定也是够用就好。即使你说我就是不差钱，那也不一定是越高越好。越高的带宽，意味着示波器捕获高频信号的能力越强，但很多时候高频信号往往是干扰信号。不过可以使用示波器内置的滤波功能过滤高频信号，从这个角度讲，如果你不差钱，还真是越高越好。。。。可以看看这个关于示波器带宽的视频哦：有时候带宽过高反而会不好。如果仪器的带宽过高，它可能会改变您的测量结果。高带宽示波器会拾取高频噪声。请使用尽可能低的带宽，同时保证有足够的带宽来准确捕获信号。如有必要，可以使用示波器的内置硬件或软件滤波器来限制带宽。系统的 ENOB 很大程度上受噪声量的影响。噪声越多，ENOB 越低。例如，图示出了在两个不同带宽下捕获的 20 MHz 信号。使用 100 MHz（下图）的合适带宽得到的是一个干净的信号。而使用 8 GHz 带宽捕获的信号（上图）具有更多噪声，导致信号更宽，峰值测量不准确。这里的经验非常简单，但大多数人都不知道这一点：带宽越高， ENOB 越低。①、示波器就是用示波管显示信号波形的设备2113，常用于检测电子设备中的各种信号波形。在电子设备中有很多用来产生、传输、存储或处理各种信号的电路，在检查河台试或维修这些设备时，往往5261需要检测电路的输入或输出信号波形，通过对信号波形的观测判断电路是否正常或通过观测波形将电路调整到最佳4102状态。示波器根据内部结构、使用领域或测量范围等来分类有很多种，此外还有一此用于特殊环境的示波器。②、按测量信号的频率范围分类：按测量信号的频率可分为超低频示波器、普通示波器、高频示波器和超高频示波器。超低频示波器适合于测量超1653低频信号，普通示波器适合于测量20MHz以下的中、高频信号，高频示波器和超高频示波器适合于测量高频(100MHz以上，内1000MHz以下)和超高频1000MH2以上)信号。③、按显示信号数分类：按显示信号的数量来分有单踪示波器(只显示一个信号)和双踪示波器(可同时显示两个信号)，还有多踪示波器，可同时显示多个信号的波形。仅供容参考！不全是这样的，要看测试需求1、大多数情况带宽和采样率越高越好，但是当带宽和采样率大于被测信号一定范围时，其实再增大带宽和采样率已经不会对测试结果造成影响了，例如使用1g示波器看1k正弦波和使用100m示波器看1k正弦波其实效果是一样的2，假如测试信号不希望被高频信号噪声干扰时，带宽越高测试效果越差，因此示波器都有一个功能“带宽限制”可以将示波器的带宽降低，例如测试电源纹波的时候，由于信号幅度较小，就不希望有高频噪声干扰，需要打开20mhz带宽限制
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