不同方法測量聲速時應怎樣正確連線示波器

訊號完整性是示波器測量訊號質量的主要衡量標準。 尤其當我們需要觀測小訊號或者大訊號的微小變化時，其訊號完整性顯得更加至關重要。

在我們進行設計、除錯時，訊號完整性與否會極大影響我們的判斷。示波器測量中可能會存在噪聲-訊號失真甚至訊號丟失等影響訊號完整性的因素。 優秀的示波器配合適當的設定可以更好地保持訊號的完整性。訊號完整性差的示波器很可能會增加我們開發週期時間、影響生產質量和導致誤選元器元件的風險。 為了最大限度地降低這種風險，我們應該選擇可以保持高訊號完整性的示波器。

今天我們來看一下影響訊號完整性的其中一個因素，示波器的底噪。示波器的底噪即示波器的本底噪聲，一般指示波器在測量中與訊號存在與否無關的一切干擾，主要是由示波器的衰減器，前端放大器以及模數轉換器產生。示波器測量訊號時，訊號首先透過衰減器和前端放大器再由ADC模數轉換器進行取樣，該噪聲會疊加在被測訊號上成為訊號的一部分，因此模數轉換器也無法進行區分，理論上是沒有辦法消除的。

示波器的底噪測量只需簡單的幾步就可以做到，每個有示波器的人都可以快速地在幾分鐘內進行測量。

1。去除連線示波器的所有探頭

2。確保示波器正常允許，其耦合方式設定為直流，取樣方式為正常，頻寬限制為全頻寬

3。將示波器的通道衰減比設定為1X

4。示波器的垂直擋位設為最小，如下圖是1mV/div

5。移動觸發電平至零平線，使底噪穩定顯示。

6。調節示波器的時基和儲存深度，使得示波器處於最大采樣率狀態

7。開啟示波器的測量項峰峰值即為示波器底噪，可以看到在1mV左右

我們也可以開啟示波器的無限餘暉和色溫顯示，以此來觀察底噪的程度。波形的顏色越厚重，示波器內部產生的噪聲就越多。我們也可以開啟其他的通道單獨觀察，一般每個通道的底噪都是獨有的，會有細微的差異，這都是正常的。調節示波器的垂直擋位會發現示波器的底噪也會發生變化，對於此有疑問的可以看下示波器的垂直解析度相關的文章，就能瞭解導致這種現象的原因，因此測量示波器底噪務必要記得將垂直擋位調到靈敏度最高的擋位。

接下來我們透過設定來看看頻寬、取樣率、儲存深度這示波器的三大指標對底噪的影響。

我們開啟示波器的頻寬限制，將其設定為20M，可以看到此時的底噪在500μV左右。難道頻寬越低的示波器底噪反而越小嗎？由於噪聲訊號基本都是高頻訊號，當示波器頻寬太低的時候，就無法捕捉到那些高頻訊號，因此就會顯得底噪小。同樣的，示波器的頻寬越高，採集到的訊號諧波分量越豐富，往往噪聲也會越大。為了避免這種高頻寬引入的干擾，有的示波器在高靈敏度垂直擋位下會自動進行頻寬限制，以此使得測量出來的波形更加清晰。

我們知道示波器的取樣率 = 儲存深度 ÷ 波形記錄時長，示波器採集的資料點越多，對波形的重構自然就越完整，因此低取樣率肯定也會使得底噪的顯示變低，當然低取樣率也可能導致我們想要採集的訊號失真，具體多少採樣率足夠，可以參考我們之前的文章：示波器測各種型別訊號需要多大采樣率實測

我們將示波器的儲存深度調節為28K，此時的取樣率為20MSa/s，可以看到底噪的峰峰值為683。8μV。

總結來說，示波器的頻寬越高，取樣率越高，往往底噪也會顯示的越高，但這並不是說低頻寬的示波器引入的噪聲就小，而是有很大一部分訊號沒有被捕捉到而已。因此，我們在對示波器進行底噪比較的時候，要保證2個示波器的各項設定和引數一致，才具有比較的意義。