真正重要的 3 個隱藏式示波器規格
概觀
所有示波器都包含取樣率、頻寬與電壓範圍等規格，但在選擇新儀器時，這些規格是否最適合使用？雖然這些是新設備的重要資訊，但若要了解示波器的品質，請進一步閱讀使用手冊。了解有效位元數 (ENOB)、通帶平度與 -3 dB 濾波器疊降等規格，為何可能是您未曾注意但最重要的規格。
內容
有效位元數
在考量儀器失真、雜訊效應與混附訊號之後，示波器的 ENOB 即為實際量測解析度。ENOB 能比人機介面列印或資料表所提供的解析度更準確地呈現示波器的量測效能，且是直接根據雜訊與失真 (SINAD) 規格計算。雜訊與裝置混附訊號會嵌入於示波器的量測中，並加入不屬於所需訊號的電壓偏移與頻率成分。
圖 1：有效位元數 (ENOB) 是考量儀器雜訊與混附訊號後的示波器解析度量測值。
儀器廠商可透過採用極低雜訊密度的尖端類比至數位轉換器，以及實作進階資料修正演算法，提升 ENOB。選擇新示波器時，請尋找具備高 ENOB、SINAD 或無雜波干擾動態範圍 (SFDR) 規格的產品，以獲得最佳量測效能。NI 的 PXIe-5171R 示波器是具備相對較高 ENOB (11 位元) 的 14 位元示波器的範例。 NI 也提供具有 16 至 24 位元解析度與最高 105 dB SINAD 頻譜效能的 PXI-5922 彈性解析度示波器。
請參閱技術文章了解頻率效能規格，深入了解 ENOB 與 SFDR 的計算方法。
通帶平度
不要假設您在示波器的頻率範圍內獲得一致的振幅量測值。通帶平度規格是指示波器在頻率量測範圍內的振幅量測一致性。示波器平度優異時，在其所指定的所有量測頻率下，電壓位準相同的量測振幅幾乎不會發生變化。
圖 2：示波器的典型頻率響應 (紅色) 會大幅偏離示波器運作頻率內的理論頻率響應 (灰色)，進而導致量測不準確。
您可以查看示波器的頻率響應波德圖、訊噪比或多個頻率的 SFDR，並觀察數字差異，或是儀器的平度規格，進行此項檢查。儀器平度良好，可讓您在任何頻率下進行量測，並以最小頻率修正比較資料，從而簡化並加快相關作業。
1.5 GHz、10 位元 PXIe-5162 示波器就是通帶平度極佳的範例。請參閱「PXIe-5162 規格文件」的「頻寬與暫態響應」一節。
-3 dB 濾波器疊降
當使用示波器作為精確振幅或頻率量測裝置時，內含諧波成分與雜訊混附訊號可能會對量測造成不良影響。所有示波器都有以 -3 dB 點定義的類比頻寬規格，但您更應注意超出指定頻寬的訊號對量測的影響程度。在示波器的延伸運作頻率中發生的訊號，可能會因混疊而出現在您量測的區域中。您可以針對特定的重點區域，使用具有反混疊濾波器的示波器，或尋找具有較陡峭濾波器疊降 (通常每十倍頻約 -20 dB) 的示波器，來對抗這些效應。
圖 3：您的示波器的頻寬規格並不代表高頻訊號會消失。-3 dB 疊降效能不佳的示波器會允許作業頻率範圍外的訊號錯誤地出現在量測頻譜中。
具有出色低通濾波器響應的示波器，會在 -3 dB 點之後大幅疊降。如果濾波器沒有足夠的疊降效能，則所需區域中的混疊訊號可能會大幅改變頻譜量測結果。
若要深入了解混疊與奈奎斯特取樣理論，請參閱擷取類比訊號：頻寬、奈奎斯特取樣定理與混疊。
深入了解
- 如需深入了解示波器作業與效能的基本概念，請前往儀器基本概念系列。
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