如何才能最大程度地減少示波器的固有噪聲

隨著電流電平的下降，示波器本身具有的噪聲將變成一個現實問題。所有示波器都有一個多余的特征 — 垂直噪聲。當您測量低電平信號時，測量系統的噪聲可能會導致實際信號測量的精度下降。由于示波器是一種寬帶測量儀器，所以示波器的帶寬越寬，垂直噪聲就越高。因此在測量之前，您需要仔細測試示波器的噪聲特征。500 MHz 帶寬示波器采用最靈敏的 V/ 格 設置時，其本底噪聲一般約為 2 mV 峰峰值。在進行低電平測量時，需要注意示波器上的采集存儲器可能會影響本底噪聲。在帶寬和其他條件都相同的情況下，采集存儲器越深，則噪聲就越大。另一方面，現代交流 /直流電流探頭 ( 如 Keysight N2783B 100 MHz 電流探頭 ) 能夠測量 5 mA 的交流或直流電流，測量精度大約為 3%。這種電流探頭的設計采用每安培電流輸入，電壓輸出 0.1 V。換句話說，在測量 20 mA 以下的電流時，示波器自身的 2 mVpp 噪聲可能是最主要的噪聲來源。

那么，您如何才能最大程度地減少示波器的固有噪聲呢？對于現代的數字示波器來說，可以選擇的方法有很多：

1) 帶寬限制濾波器

大多數數字示波器均提供帶寬限制濾波器，這些濾波器能夠濾除輸入波形中的多余噪聲并降低噪聲帶寬，從而可以提高垂直分辨率。帶寬限制濾波器可以采用硬件實現，也可以采用軟件來實現。大多數帶寬限制濾波器都能根據您的需要來啟用或禁用。

2) 高分辨率采集模式

大多數數字示波器在正常采集模式下可以提供 8 位的垂直分辨率。某些示波器在高分辨率模式下能夠提供更高的垂直分辨率，通常可達 12 位，該模式可以降低垂直噪聲，提高垂直分辨率。通常，在應用了較慢的時間 / 格設置時，在屏幕上捕獲到的數據點非常多，此時高分辨率模式具有很大的影響。由于高分辨率模式下的采集將對單個觸發點相鄰的數據點取平均值，所以會降低采樣率和示波器的帶寬。

3) 平均模式

如果信號是周期性的或是直流信號，您可以使用平均模式來降低示波器的垂直噪聲。平均模式會多次采集周期性波形，并生成運行平均值以降低隨機噪聲。高分辨率模式會降低信號的采樣率和帶寬，而正常平均模式卻不會。不過，平均模式會減緩波形更新速率，因為它要進行多次采集來計算波形的平均值，然后才能在屏幕上畫出軌跡。當您選擇大量平均值時，降噪效果比以上任何一種方法都要明顯。