在電子領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)中，準(zhǔn)確測(cè)量電路中的噪聲水平至關(guān)重要。噪聲會(huì)干擾信號(hào)的傳輸與處理，影響電子產(chǎn)品的性能。普源示波器 MSO5074 作為一款功能強(qiáng)大的測(cè)試設(shè)備，為噪聲水平測(cè)試提供了可靠的解決方案。接下來(lái)，我們將全面探討如何利用它進(jìn)行噪聲水平測(cè)試。

MSO5074 的關(guān)鍵特性助力噪聲測(cè)試

普源示波器 MSO5074 具備諸多特性，使其在噪聲水平測(cè)試中表現(xiàn)出色。其 70MHz 的帶寬，能夠捕捉到較寬頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，包括噪聲信號(hào)。這意味著無(wú)論是低頻噪聲還是高頻噪聲，只要處于其帶寬范圍內(nèi)，都有機(jī)會(huì)被精準(zhǔn)捕獲。而最高達(dá) 8GSa/s 的實(shí)時(shí)采樣率，更是為噪聲測(cè)試提供了有力支持。高采樣率可以更細(xì)致地對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，使得噪聲信號(hào)的細(xì)節(jié)能夠清晰呈現(xiàn)。想象一下，噪聲信號(hào)如同水面上雜亂無(wú)章的漣漪，高采樣率就像是用高速攝像機(jī)去拍攝這些漣漪，能夠?qū)⒚恳粋€(gè)細(xì)微的波動(dòng)都記錄下來(lái)，避免因采樣不足而遺漏重要的噪聲信息。

此外，MSO5074 擁有最高 200Mpts（選件）的存儲(chǔ)深度。在噪聲測(cè)試中，當(dāng)我們需要長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)信號(hào)，以獲取噪聲的統(tǒng)計(jì)特性時(shí)，大存儲(chǔ)深度就顯得尤為重要。它能夠存儲(chǔ)大量的采樣數(shù)據(jù)，讓我們可以對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的噪聲信號(hào)進(jìn)行全面分析，而不用擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失。例如，在測(cè)試一些存在間歇性噪聲的電路時(shí)，大存儲(chǔ)深度可以完整地記錄下噪聲出現(xiàn)的時(shí)刻、持續(xù)時(shí)間以及幅度變化等信息，為后續(xù)分析噪聲產(chǎn)生的原因提供豐富的數(shù)據(jù)支持。

噪聲水平測(cè)試的前期準(zhǔn)備

探頭的謹(jǐn)慎挑選與連接

測(cè)試前，探頭的選擇極為關(guān)鍵。對(duì)于噪聲水平測(cè)試，要優(yōu)先選用低噪聲探頭。因?yàn)樘筋^自身的噪聲會(huì)疊加到被測(cè)信號(hào)上，如果探頭噪聲過(guò)大，就會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如，在測(cè)量微弱信號(hào)的噪聲時(shí)，若使用了噪聲較大的探頭，那么測(cè)量到的噪聲值可能大部分是探頭自身產(chǎn)生的，而不是被測(cè)信號(hào)真正的噪聲。在連接探頭時(shí)，要確保連接穩(wěn)固，避免出現(xiàn)松動(dòng)。松動(dòng)的連接會(huì)引入額外的干擾，使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。同時(shí)，要將探頭的接地端可靠地連接到電路的地線(xiàn)，良好的接地能夠有效減少接地環(huán)路噪聲，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

示波器的精細(xì)設(shè)置

開(kāi)啟示波器后，需進(jìn)行一系列設(shè)置。首先是垂直刻度的設(shè)置，這要根據(jù)預(yù)估的噪聲幅值來(lái)操作。由于噪聲幅值通常較小，所以可能需要將垂直刻度設(shè)置得較為精細(xì)，比如 500μV/div 甚至更小，以便清晰地觀察噪聲信號(hào)。若垂直刻度設(shè)置過(guò)大，噪聲信號(hào)在屏幕上會(huì)顯示得過(guò)于扁平，難以分辨其細(xì)節(jié)。

耦合方式的選擇也很重要，對(duì)于噪聲測(cè)試，交流耦合（AC）通常是較好的選擇。因?yàn)榻涣黢詈峡梢匀コ盘?hào)中的直流成分，只關(guān)注交流噪聲部分。例如，在測(cè)試一個(gè)帶有直流偏置的信號(hào)中的噪聲時(shí)，直流耦合會(huì)顯示出直流偏置和噪聲的混合信號(hào)，不利于單獨(dú)分析噪聲；而交流耦合能夠?yàn)V除直流偏置，使我們更專(zhuān)注于噪聲信號(hào)的特征。

帶寬限制功能在噪聲測(cè)試中也有重要應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，將示波器的帶寬限制在 20MHz 左右，可以有效抑制高頻噪聲干擾。這是因?yàn)樵诤芏嚯娐分?，噪聲主要集中在一定頻率范圍內(nèi)，超出這個(gè)范圍的高頻噪聲可能是由外部干擾或示波器自身的一些雜散信號(hào)引起的。通過(guò)限制帶寬，能夠減少這些不必要的高頻噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，使我們測(cè)量到的噪聲更接近電路本身的真實(shí)噪聲水平。

噪聲水平測(cè)試的實(shí)際操作

噪聲信號(hào)的捕獲與觀察

完成上述準(zhǔn)備工作后，將探頭連接到被測(cè)電路的測(cè)試點(diǎn)。此時(shí)，示波器屏幕上會(huì)顯示出包含噪聲的信號(hào)波形。在觀察波形時(shí)，要留意噪聲的特征。噪聲信號(hào)通常表現(xiàn)為不規(guī)則的、雜亂無(wú)章的波動(dòng)，與規(guī)則的信號(hào)波形有明顯區(qū)別。例如，在測(cè)試電源電路的輸出噪聲時(shí)，正常的電源輸出應(yīng)該是相對(duì)平穩(wěn)的直流信號(hào)，但如果存在噪聲，就會(huì)看到在直流信號(hào)的基礎(chǔ)上疊加了許多不規(guī)則的小波動(dòng)，這些就是噪聲信號(hào)。

噪聲參數(shù)的測(cè)量

MSO5074 提供了多種測(cè)量方式來(lái)獲取噪聲的參數(shù)。其中，峰峰值測(cè)量可以得到噪聲信號(hào)波動(dòng)的最大范圍。通過(guò)操作示波器的測(cè)量菜單，選擇峰峰值測(cè)量選項(xiàng)，示波器會(huì)自動(dòng)計(jì)算并顯示出噪聲信號(hào)的峰峰值。例如，測(cè)量到的噪聲峰峰值為 10mV，這就表示噪聲信號(hào)在波動(dòng)過(guò)程中，從波峰到波谷的最大電壓差值是 10mV。

有效值測(cè)量也是常用的方法，它能反映噪聲信號(hào)的平均功率。對(duì)于噪聲信號(hào)，有效值測(cè)量結(jié)果更能體現(xiàn)其對(duì)電路實(shí)際的干擾程度。同樣在測(cè)量菜單中選擇有效值測(cè)量，示波器會(huì)給出相應(yīng)的數(shù)值。此外，一些高級(jí)的示波器還具備噪聲統(tǒng)計(jì)分析功能，如測(cè)量噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差等，這些參數(shù)可以進(jìn)一步描述噪聲的特性和分布情況。

測(cè)試中可能遇到的問(wèn)題及解決辦法

外部干擾的排查與消除

在測(cè)試過(guò)程中，可能會(huì)遇到外部干擾影響測(cè)量結(jié)果的情況。比如，附近的大功率電器設(shè)備、無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)等都可能對(duì)測(cè)試產(chǎn)生干擾。如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量到的噪聲值異常高，且波形表現(xiàn)出一些奇怪的特征，如出現(xiàn)周期性的尖峰或大幅度的波動(dòng)，就需要懷疑是否存在外部干擾。此時(shí)，可以嘗試將示波器和被測(cè)電路遠(yuǎn)離可能的干擾源，或者使用屏蔽罩對(duì)被測(cè)電路進(jìn)行屏蔽，減少外部干擾的影響。同時(shí)，檢查示波器的接地是否良好，不良的接地也可能導(dǎo)致外部干擾引入。

示波器自身噪聲的評(píng)估與修正

示波器自身也會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，雖然普源示波器 MSO5074 在設(shè)計(jì)上已經(jīng)盡量降低了自身噪聲，但在某些高精度測(cè)量場(chǎng)景下，仍可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。為了評(píng)估示波器自身噪聲，可以在不連接被測(cè)信號(hào)時(shí)，將探頭短接，此時(shí)示波器顯示的波形就是其自身的噪聲。觀察這個(gè)噪聲波形的幅度和特征，如果其幅度與測(cè)量被測(cè)信號(hào)噪聲時(shí)的幅度相近，就需要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。一種簡(jiǎn)單的修正方法是，在測(cè)量被測(cè)信號(hào)噪聲后，減去示波器自身噪聲的測(cè)量值，得到更接近真實(shí)噪聲水平的結(jié)果。但要注意，這種修正方法只適用于示波器自身噪聲相對(duì)穩(wěn)定且與被測(cè)信號(hào)噪聲特性相似的情況。

使用普源示波器 MSO5074 進(jìn)行噪聲水平測(cè)試，需要我們充分了解其特性，做好前期準(zhǔn)備工作，在測(cè)試過(guò)程中準(zhǔn)確操作并善于分析可能出現(xiàn)的問(wèn)題。