示波器进行功率测量时的7大秘诀

　　在进行功率测量时，工程师选用的测量仪器，除了要有较大的测量动态范围，还要注意在探测中优化信号完整性。本文总结了每位工程师在使用示波器进行功率测量时必须知道的七大秘诀，下面将对每条秘诀进行详细讨论。

　　第1个秘诀：通过计算平均值提高测量分辨率

　　在某些功率测量应用中，常常需要测量大动态范围的值，同时还需要细致地调整分辨率，以测量参数的微小变化。除了使用高分辨率数字转换器之外，也可以使用其他采集方法来降低随机噪声，增加测量的有效动态范围。例如求平均值和高分辨率采集。

　　求平均值要求测量的是重复信号。该算法对跨越多次采集的各时间段内的点求平均值。这样可以降低随机噪声，提供更卓越的垂直分辨率。

　　垂直分辨率每增加一位，需要计算多少平均值？答案是每计算4个样本平均值，便可将垂直分辨率增加1位。原理如下：

　　增加的位数= 0.5 log2 N，N = 计算平均值的样本数。例如，对16个样本求平均值，垂直分辨率将增加：位数= 0.5 log2 16 = 2.因此，有效的垂直分辨率为8 + 2 = 10 位。

　　这种算法在垂直分辨率为12位时效果最好，因为再继续增加下去，其他因数（例如示波器的垂直增益或偏置精度）将起到决定性作用。平均模式的优点是，它对示波器的实时带宽没有任何限制。缺点是它要求使用重复性信号，并会降低波形更新速率。在正常采集模式下与平均模式下捕获的开关电源的Vds分别如图1和图2所示。

　　

　　图1 在正常采集模式下捕获的开关电源的Vds

　　

　　图2 在正常平均模式下捕获的Vds

　　第2个秘诀：使用高分辨率采集提高测量分辨率

　　降低噪声的第2个方法是高分辨率模式，它不需要使用重复信号。Agilent InfiniiVision 3000 X系列等现代化示波器在正常采集模式下可提供8位垂直分辨率（与大多数其他数字化仪类似）。然而与平均模式一样，高分辨率模式也只能达到12位的垂直分辨率。在高分辨率模式下捕获的Vds如图3所示。

　　高分辨率模式是对同一次采集的连续点求平均值，而不是对某个时间段内多次采集的点求平均值。在高分辨率模式中，您不能像在平均模式中那样，直接控制平均值数量。垂直分辨率位数的增加由示波器的时间/格设置决定。

　　

　　图3 在高分辨率模式下捕获的Vds

　　当在较慢时基范围状态下工作时，示波器会连续过滤相继的数据点，并将过滤结果显示到显示屏上。增加屏幕上数据的存储器深度，也会同时增加进行平均值计算的点数。高分辨率模式下，扫描速度越快，在屏幕上捕获的点数就越少，因此效果就越差。相反，扫描速度越慢，在屏幕上捕获的点数就越多，效果也就越显着。

　　第3个秘诀：使用交流耦合去除直流偏置

　　如果工程师正在重点研究信号的纹波，可能并不关心其直流偏置。通常，纹波和噪声与电源电压相比是极小的。如果使用示波器的动态范围对这种偏置进行定量测量，那么在遇到更微小的信号细节时，可能无法进行深入分析。将示波器的耦合设置为“交流”，将会从测量结果中去除直流偏置，最大限度提高测量的线性度和动态范围。