盡量擴大測量動態范圍

﹒通過計算平均值提高測量分辨率

﹒利用高分辨率采集提高測量分辨率

﹒使用交流耦合去除直流偏置

﹒使用示波器和探頭限制帶寬

﹒選擇優化信號完整性的探測方法

﹒使用差分探頭進行安全且精確的浮置測量

﹒不要選擇耦合輻射功率的探測附件

﹒選擇避開示波器最靈敏設置的探頭

1、通過計算平均值提高測量分辨率

在某些功率測量應用中，您需要測量大動態范圍的值，同時還需要精細的分辨率，以測量參數的微小變化。除了借助高分辨率數字轉換器之外，您也可以使用其他采集方法來降低隨機噪聲并增加測量的有效動態范圍，例如求平均值法和高分辨率采集法。

求平均值法要求被測信號必須是重復信號。該算法對每段時間內多次采集的點求平均值。

這樣可以降低隨機噪聲，為您提供更高的垂直分辨率。

垂直分辨率每增加一位，需要計算多少平均值？答案是每計算 4 個采樣平均值，便可將垂直分辨率增加 1 位。原理如下：

增加的位數 = 0.5 log2 N

N = 計算平均值的采樣數

例如，對 16 個采樣求平均值，垂直分辨率將增加：

位數 = 0.5 log2 16 = 2

因此，有效垂直分辨率為 8 + 2 = 10 位。

這種算法最高可將垂直分辨率提高到 12 位，因為再繼續下去，其他因數( 例如示波器的垂直增益或偏置精度) 將起到決定性作用。平均值模式的優點是，對示波器的實時帶寬沒有任何限制。缺點是僅適用于重復信號，并且會降低波形更新速率。

▲圖1.正常采集模式下捕獲的開關電源 Vds

▲圖2.正常平均模式下捕獲的 Vds

2、利用高分辨率采集提高測量分辨率

降低噪聲的第 2 個方法是高分辨率模式，它不要求被測信號必須是重復信號。Keysight InfiniiVision 3000 X 系列等現代化示波器在正常采集模式下可提供 8 位垂直分辨率( 與大多數其他數字化示波器類似)。然而像平均模式一樣，高分辨率模式最高也只能達到12 位的垂直分辨率。

高分辨率模式是對同一次采集的連續點求平均值，而不是對某個時間段內多次采集的點求平均值。在高分辨率模式中，您不能像在平均模式中那樣，直接控制平均值數量。垂直分辨率增加的位數由示波器的時間/ 格設置決定。

當在較慢時基范圍狀態下工作時，示波器會連續過濾相繼的數據點，并將過濾結果顯示到顯示屏上。增加屏幕上數據的存儲器深度，也會同時增加進行平均值計算的點數。高分辨率模式下，掃描速度越快，在屏幕上捕獲的點數就越少，因此效果就越差。相反，掃描速度越慢，在屏幕上捕獲的點數就越多，效果也就越顯著。

3、使用交流耦合去除直流偏置

如果您正重點關注信號的紋波，可能不會注意到其直流偏置。一般情況下，紋波和噪聲與電源電壓相比是極小的。如果您使用示波器的動態范圍對這種偏置進行定量測量，那么在遇到更微小的信號細節時，可能就無法進行深入分析。將示波器的耦合設置為“交流”，可以從測量結果中去除直流偏置，從而最大限度提高測量的線性度和動態范圍。

▲圖3. 在高分辨率模式下捕獲的 Vds

4、使用示波器和探頭限制帶寬