中心議題：

• 通過計算平均值提高測量分辨率
• 使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
• 使用差分探頭進行安全
  、精確的浮置測量

在(zai)進(jin)行(xing)功(gong)率(lv)測(ce)量(liang)時(shi)
，工(gong)程(cheng)師(shi)選(xuan)用(yong)的(de)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi)
，除(chu)了(le)要(yao)有(you)較(jiao)大(da)的(de)測(ce)量(liang)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)，還(hai)要(yao)注(zhu)意(yi)在(zai)探(tan)測(ce)中(zhong)優(you)化(hua)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)。本(ben)文(wen)總(zong)結(jie)了(le)每(mei)位(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)在(zai)使(shi)用(yong)示波器進行功率測量時必須知道的七大秘訣，下麵將對每條秘訣進行詳細討論。

第1個秘訣：通過計算平均值提高測量分辨率

在(zai)某(mou)些(xie)功(gong)率(lv)測(ce)量(liang)應(ying)用(yong)中(zhong)，常(chang)常(chang)需(xu)要(yao)測(ce)量(liang)大(da)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)的(de)值(zhi)
，同(tong)時(shi)還(hai)需(xu)要(yao)細(xi)致(zhi)地(di)調(tiao)整(zheng)分(fen)辨(bian)率(lv)

，以(yi)測(ce)量(liang)參(can)數(shu)的(de)微(wei)小(xiao)變(bian)化(hua)。除(chu)了(le)使(shi)用(yong)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)數(shu)字(zi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)之(zhi)外(wai)
，也(ye)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)其(qi)他(ta)采(cai)集(ji)方(fang)法(fa)來(lai)降(jiang)低(di)隨(sui)機(ji)噪(zao)聲(sheng)，增(zeng)加(jia)測(ce)量(liang)的(de)有(you)效(xiao)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)。例(li)如(ru)求(qiu)平(ping)均(jun)值(zhi)和(he)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)采(cai)集(ji)。

求(qiu)平(ping)均(jun)值(zhi)要(yao)求(qiu)測(ce)量(liang)的(de)是(shi)重(zhong)複(fu)信(xin)號(hao)。該(gai)算(suan)法(fa)對(dui)跨(kua)越(yue)多(duo)次(ci)采(cai)集(ji)的(de)各(ge)時(shi)間(jian)段(duan)內(nei)的(de)點(dian)求(qiu)平(ping)均(jun)值(zhi)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)隨(sui)機(ji)噪(zao)聲(sheng)
，提(ti)供(gong)更(geng)卓(zhuo)越(yue)的(de)垂(chui)直(zhi)分(fen)辨(bian)率(lv)。

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個樣本平均值
，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 = 計算平均值的樣本數。例如，對16個樣本求平均值，垂直分辨率將增加：位數= 0.5 log2 16 = 2.因此，有效的垂直分辨率為8 + 2 = 10 位。

這種算法在垂直分辨率為12位時效果最好
，因為再繼續增加下去，其他因數（例如示波器的垂直增益或偏置精度）將(jiang)起(qi)到(dao)決(jue)定(ding)性(xing)作(zuo)用(yong)。平(ping)均(jun)模(mo)式(shi)的(de)優(you)點(dian)是(shi)，它(ta)對(dui)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)實(shi)時(shi)帶(dai)寬(kuan)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)限(xian)製(zhi)。缺(que)點(dian)是(shi)它(ta)要(yao)求(qiu)使(shi)用(yong)重(zhong)複(fu)性(xing)信(xin)號(hao)，並(bing)會(hui)降(jiang)低(di)波(bo)形(xing)更(geng)新(xin)速(su)率(lv)。在(zai)正(zheng)常(chang)采(cai)集(ji)模(mo)式(shi)下(xia)與(yu)平(ping)均(jun)模(mo)式(shi)下(xia)捕(bu)獲(huo)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)Vds分別如圖1和圖2所示。
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第2個秘訣：使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，它不需要使用重複信號。Agilent InfiniiVision 3000 X係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儀類似）。然而與平均模式一樣，高分辨率模式也隻能達到12位的垂直分辨率。在高分辨率模式下捕獲的Vds如圖3所示。

高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)模(mo)式(shi)是(shi)對(dui)同(tong)一(yi)次(ci)采(cai)集(ji)的(de)連(lian)續(xu)點(dian)求(qiu)平(ping)均(jun)值(zhi)，而(er)不(bu)是(shi)對(dui)某(mou)個(ge)時(shi)間(jian)段(duan)內(nei)多(duo)次(ci)采(cai)集(ji)的(de)點(dian)求(qiu)平(ping)均(jun)值(zhi)。在(zai)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)模(mo)式(shi)中(zhong)，您(nin)不(bu)能(neng)像(xiang)在(zai)平(ping)均(jun)模(mo)式(shi)中(zhong)那(na)樣(yang)
，直(zhi)接(jie)控(kong)製(zhi)平(ping)均(jun)值(zhi)數(shu)量(liang)。垂(chui)直(zhi)分(fen)辨(bian)率(lv)位(wei)數(shu)的(de)增(zeng)加(jia)由(you)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)時(shi)間(jian)/格設置決定。

dangzaijiaomanshijifanweizhuangtaixiagongzuoshi，shiboqihuilianxuguolvxiangjideshujudian，bingjiangguolvjieguoxianshidaoxianshipingshang。zengjiapingmushangshujudecunchuqishendu，yehuitongshizengjiajinxingpingjunzhijisuandedianshu。gaofenbianlvmoshixia，saomiaosuduyuekuai，zaipingmushangbuhuodedianshujiuyueshao
，yincixiaoguojiuyuecha。xiangfan，saomiaosuduyueman，zaipingmushangbuhuodedianshujiuyueduo

，xiaoguoyejiuyuexianzhe。

第3個秘訣：使用交流耦合去除直流偏置

ruguogongchengshizhengzaizhongdianyanjiuxinhaodewenbo
，kenengbingbuguanxinqizhiliupianzhi。tongchang，wenbohezaoshengyudianyuandianyaxiangbishijixiaode。ruguoshiyongshiboqidedongtaifanweiduizhezhongpianzhijinxingdingliangceliang
，namezaiyudaogengweixiaodexinhaoxijieshi，kenengwufajinxingshenrufenxi。jiangshiboqideouheshezhiwei"交流",將會從測量結果中去除直流偏置，最大限度提高測量的線性度和動態範圍。

第4個秘訣：使用示波器和探頭限製帶寬

這種降低噪聲、增加動態範圍的方法雖然簡單，但常常被忽視。電源信號內容與示波器的標稱帶寬相比往往低得多（kHz至幾十MHz級別）。多餘的帶寬不會傳輸任何信號信息，隻會給測量帶來額外的噪聲。

大多數示波器使用專用的硬件濾波器來解決這個問題，通常是20至25MHz低通濾波器。硬件濾波器與軟件濾波器相比的一個優勢是，它不會影響示波器的更新速率。

另一種方法是使用探頭來限製帶寬。測量鏈的帶寬受其"最弱一環"的限製。500MHz示波器配備10MHz探頭，其帶寬將會是10MHz.安捷倫提供了多種無源、有源的電流和差分探頭

，總有一款探頭的帶寬會適合特殊測量。

第5個秘訣：使用差分探頭進行安全

、精確的浮置測量

示波器探頭上的接地引線通過BNC連lian接jie器qi的de外wai殼ke連lian接jie到dao機ji箱xiang。出chu於yu安an全quan考kao慮lv，示shi波bo器qi的de機ji箱xiang通tong過guo電dian源yuan線xian的de接jie地di插cha頭tou連lian接jie到dao接jie地di參can考kao麵mian。示shi波bo器qi與yu電dian源yuan的de接jie地di方fang式shi不bu同tong，兩liang者zhe之zhi間jian可ke能neng產chan生sheng衝chong突tu。許xu多duo令ling人ren感gan興xing趣qu的de信xin號hao是shi以yi電dian勢shi而er不bu是shi以yi接jie地di作zuo為wei參can考kao的de（浮置）。電源設計人員采用各種方法來克服這一測量限製。

最常用的方法是
，通過削除電源線的防護接地插頭，或在電源線路中使用隔離變壓器，使示波器"浮置"（隔離）。這種實踐方法非常危險，因為它有可能在示波器機箱上形成高電壓。此外，使用浮置示波器進行測量，可能導致測量結果不精確。
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測量浮置電源信號的另一種方法是，使用兩個單端電壓探頭
，用通道A的測量結果減去通道B的de測ce量liang結jie果guo，即ji得de到dao浮fu置zhi電dian源yuan信xin號hao。使shi用yong兩liang個ge輸shu入ru通tong道dao和he探tan頭tou來lai測ce量liang感gan興xing趣qu的de信xin號hao節jie點dian
，然ran後hou使shi用yong示shi波bo器qi上shang的de波bo形xing數shu學xue功gong能neng，讓rang兩liang個ge通tong道dao上shang的de電dian信xin號hao相xiang減jian，得de到dao差cha分fen信xin號hao的de跡ji線xian。

這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)相(xiang)對(dui)安(an)全(quan)一(yi)些(xie)
，因(yin)為(wei)示(shi)波(bo)器(qi)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)接(jie)地(di)。然(ran)而(er)當(dang)共(gong)模(mo)信(xin)號(hao)相(xiang)對(dui)較(jiao)小(xiao)時(shi)，測(ce)量(liang)會(hui)受(shou)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)限(xian)製(zhi)，因(yin)為(wei)此(ci)時(shi)使(shi)用(yong)的(de)兩(liang)個(ge)探(tan)頭(tou)輸(shu)入(ru)通(tong)道(dao)之(zhi)間(jian)的(de)增(zeng)益(yi)失(shi)配(pei)，共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi)比(bi)較(jiao)低(di)，大(da)約(yue)不(bu)到(dao)20dB（10:1）。

進行安全精確的浮置測量，最好使用差分探頭或差分放大器（圖4）。差分探頭提供較高的共模抑製比，通常達到80dB或 10000:1甚shen至zhi更geng高gao，因yin此ci可ke以yi測ce量liang大da共gong模mo信xin號hao中zhong隱yin藏zang的de小xiao差cha分fen信xin號hao，實shi現xian適shi當dang的de測ce量liang精jing度du和he高gao靈ling敏min度du。使shi用yong動dong態tai範fan圍wei和he帶dai寬kuan足zu夠gou滿man足zu應ying用yong需xu求qiu的de差cha分fen探tan頭tou，可ke進jin行xing安an全quan和he精jing確que的de浮fu置zhi測ce量liang。

第6個秘訣：避免探測耦合了輻射功率的附件

請務必謹慎使用探測附件。通用無源探頭在標準配置中通常提供15厘米長接地引線和掛鉤探針（圖5）
，這兩種附件可能會探測到電源或其他器件所產生的噪聲。此外，長接地連接往往會產生電感負載，給被測信號增加振鈴。

反之，較小的探針
、較短的接地連接，例如使用電路板上的BNC適配器或卡口式接地引線可以顯著減少探測到的噪聲，其原理是通過盡量減少連接的匝數
，可降低電感負載。

第7個秘訣：選擇避開示波器最靈敏設置的探頭

如果測量電源的紋波和噪聲幅度，有可能要用到示波器最靈敏的或接近最靈敏的V/格設置，這正好處於放大器安全性能範圍的邊緣。雖然測試儀器的工作可能會符合技術指標
，但實際的測量效果也許還比不上它的"基本"性能。

首先
，應嚐試使用1:1探頭，而不是使用儀器附帶的標準配置10:1無源探頭。若使用10:1探頭
，不僅示波器的基線本底噪聲會以10倍增加，而且示波器的最小V/格設置也會比使用1:1探頭時的情況大10倍(bei)。這(zhe)會(hui)導(dao)致(zhi)信(xin)噪(zao)比(bi)降(jiang)低(di)
，測(ce)量(liang)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)縮(suo)小(xiao)。使(shi)用(yong)衰(shuai)減(jian)較(jiao)小(xiao)的(de)探(tan)頭(tou)
，隻(zhi)要(yao)測(ce)量(liang)的(de)信(xin)號(hao)不(bu)超(chao)過(guo)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)最(zui)大(da)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)
，那(na)麼(me)就(jiu)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)出(chu)色(se)的(de)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)。