HiRes 模式下的小信號細節

第一個示例顯示了如何使用上述技術來克服在存在大信號的情況下測量小信號細節的挑戰。這些小的紋波、電壓變化在功率測量和許多其他應用中很常見。在此示例中，分析了電致發光（EL Wire）逆變器的輸出。逆變器產生規律的脈沖串以驅動用于照亮不同類型設備、玩具、衣服等的EL線。該線基本上是銅芯，帶有涂有熒光粉的細銅線，當交流電流通過時，它會發出明亮的光通過這。

圖 1. 電致發光線逆變器 – 650Vpp 大信號。

測量此特定設備時，其中一個突發數據包的峰峰值為 650V，每 1.7Hz 發生一次，如圖 1 所示。要在示波器上捕獲此信號，需要 700V 滿量程（70V/div * 10 個垂直格）。典型的 8 位示波器只能看到 256 個數字化電平（在 Tektronix 示波器上的所有 10 個垂直分區中為 250 個），這使得每個數字化電平的分辨率視圖僅為 2.8V。不幸的是，在信號的基線中丟失的是一個非常低的阻尼信號，其幅度小于幾伏。

圖2 電致發光線反相器 - 大突發包之前的小阻尼振鈴。

在帶寬過濾和 HiRes 模式的幫助下，該示波器可以設置為捕獲高達 11 位的分辨率。使用 HW 濾波器和 HiRes 模式過濾噪聲會增加分辨率位。如圖 2 所示，振鈴細節已經從噪聲中走出來，可以清楚地看到細節。現在可以看到低至 30mV 的細節！

這種信號捕獲的一種方法是雙重探測信號，通道一個設置為 70V/div，另一個通道設置為 1 V/div。這種方法的優點是能夠提高垂直靈敏度，以非常低的噪聲查看所需的細節，同時確保更高質量的測量。這種方法的主要權衡是使用兩個示波器通道、雙重探測并確保示波器具有良好的過載恢復性能。在這種情況下，振鈴發生在過驅動部分之前，

圖 3. 過驅動電致發光線逆變器信號，可以看到所有振鈴。

測量 40 MHz 時鐘頻譜

第二個應用是 40 MHz 數字時鐘的頻譜分析。數字信號在信號邊緣的時間位置（在它們越過閾值的位置測量）而不是信號幅度中傳輸它們的大部分信息。波形平均對于從此類連續信號中去除隨機噪聲非常有效。

圖 4. 采樣模式下 40 MHz 數字時鐘的頻譜，其中隨機基線噪聲和其他信號使顯示復雜化

頻譜分析，部分由于其對數垂直標度，提供了對由平均引起的噪聲降低的非常敏感的測量。請注意，圖 4 和 5 中的垂直刻度為 10 dB/div。

圖 5. 基于 64 個波形平均值的 40 MHz 數字時鐘頻譜，更清楚地顯示諧波

在圖 5 中，您可以看到基波和奇次諧波的幅度保持相當恒定，但平均降低了 10-20 dB 的基線噪聲，并且還降低了許多其他分量，從而更容易識別時鐘的諧波和其他干擾信號。

驗證 DAC 分辨率

圖 6 高分辨率數字斜坡信號的放大顯示，由于 8 位 ADC 的分辨率有限，顯示了數字化噪聲。

第三個示例是說明使用高分辨率 DAC 或在本例中使用高分辨率 AWG7000 任意波形發生器的實際垂直分辨率改進的方法。圖 6 顯示了具有 10 位垂直分辨率的斜坡信號的縮放顯示。盡管在顯示屏的下半部分可以看到離散的 8 位步進，但信號上的噪聲足以導致偶爾出現 ±1 位錯誤。在這個 8 位分辨率下，這些誤差明顯大于斜坡信號上的 10 位步

圖 7. 基于大量平均值的相同高分辨率斜坡信號的縮放顯示，顯示出明顯更高的垂直分辨率。

圖 7 顯示了波形平均可能帶來的顯著改進。在這種情況下，單個 10 位階躍清晰地從數字化噪聲中出現，證明了 8 位 ADC 在信號處理（如波形平均）的幫助下提供至少 10 位垂直分辨率的能力。