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示波器ENOB值在提升準確度中的作用

作者: 時間:2012-02-27 來源:網絡 收藏
G: 0px; FONT: 14px/25px 宋體, arial; TEXT-TRANSFORM: none; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 0px; PADDING-TOP: 0px; WHITE-SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; BACKGROUND-COLOR: rgb(255,255,255); orphans: 2; widows: 2; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  值得注意的是,目前的ADC多半采導管式(Pipelined)或快閃式(Flash)架構,而國際電子電機工程師學會(IEEE)也特別定義一種用ENOB評估ADC優(yōu)劣的方法,以協助使用者確認各種ADC的優(yōu)缺點。

  其中,導管式ADC使用二階或多階轉換來獲致較高的取樣率,例如安捷倫(Agilent)90000A系列所配備的20GSa/s ADC(圖1),其內部是由八十個256MSa/s取樣率的ADC所組成,可提供更高的取樣率。

  

示波器ENOB值在提升準確度中的作用

  圖1 安捷倫Infiniium 9000系列的ENOB曲線圖,會因頻率不同而有所差異,且每款示波器的ENOB圖各不相同。此ENOB圖顯示整體示波器系統的ENOB,而不只是8位元ADC的ENOB。

  至于快閃式ADC則具備一組比較器,可平行對輸入訊號進行取樣,且每個比較器會對應到一個解碼電壓范圍,藉由將訊號饋送至邏輯電路,這一組比較器會對每個電壓范圍產生一個編碼。然而,每一種ADC技術都有其局限性,例如快閃式ADC的線性誤差較高,而導管式ADC通常具有較多的交錯誤差。

  不過,與常識相反,某些示波器在不采用最快取樣率時,反而能提供更準確的量測結果,這是因為采用最快取樣率時,示波器可能會產生額外的交錯失真且增加高頻雜訊。

  因此,示波器廠商針對其使用的單獨ADC進行內部評估,也會評估示波器系統的整體ENOB,所得出的系統ENOB會低于個別ADC的ENOB。由于ADC是示波器內建的元件,不能單獨使用,故惟有評估整體系統的ENOB才有實質意義。

  衡量ADC品質 偏移/相位/頻率失真須納入考量

  為保持ADC效能穩(wěn)定,ENOB另一個重要的應用在于可用來衡量示波器ADC的品質,若示波器具有良好的ENOB,則其時序誤差、頻率突波(通常因交錯失真所致)和低寬頻雜訊都會非常小,若產品應用以正弦波為主,則可依據ENOB來選擇最合適的示波器。

  一般而言,使用者不會同時用盡示波器ADC的8位元解析度,為充分利用8位元垂直量測范圍,使用者必須放大波形以便使用整個垂直量測范圍,但這樣會增加觀測訊號的困難度,且可能導致ADC飽和風險而產生不良效應。不僅如此,前端雜訊、諧波失真和交錯失真,也會降低示波器ADC的效益。因此,必須利用90%垂直范圍來量測訊號,此時使用者應將示波器8位元轉換器降低至7.2位元(90%×8位元)。

  只不過,ENOB做為一種衡量ADC與前端元件優(yōu)劣的方法,但它忽略其他幾個參數,包括ENOB并不考慮偏移、相位不一致及頻率響應失真等因素。如圖2所示,一個輸入訊號在兩臺不同示波器上的量測結果,這兩臺示波器雖具有相同的,但可明顯看出其中一臺示波器顯示的波形更接近真實的輸入訊號。

  

示波器ENOB值在提升準確度中的作用



關鍵詞: 示波器 ENOB值 提升 準確度

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