在电子测量领域,示波器作为关键的测试仪器,其性能直接影响着测量结果的准确性。其中,示波器的随机噪声与抖动性能之间的关联,是工程师在进行高精度信号分析时必须关注的重要课题。本文将深入探讨示波器随机噪声的定义、类型,以及其对抖动性能的具体影响。
一、示波器随机噪声的定义与常见类型
示波器随机噪声,指的是在测量系统中随机引入的、会引发抖动现象的噪声。这种噪声具有不确定性和随机性,会对信号的测量产生干扰,进而影响对信号真实特性的判断。
常见的示波器随机噪声类型主要包括以下几种:
热噪声(kTB 噪声):这种噪声与导体中的电子流紧密相关。其产生的根源是导体中电子的无规则热运动,且会随着带宽、温度和噪声电阻的增加而增强。在实际测量中,热噪声是一种无法完全消除的固有噪声,会对测量精度造成一定影响。
散粒噪声:属于半导体中的电子噪声和孔噪声(hole noise)。其噪声幅度的大小取决于偏置电流和测量带宽,在半导体器件的测量中较为常见。
“粉红” 噪声:这类噪声的频谱与 1/f 相关,在低频段具有相对较高的能量,在很多电子系统中都可能存在,会对低频信号的测量产生干扰。

二、示波器噪声对抖动性能的影响
示波器噪声会导致信号抖动增加,这是其对抖动性能最直接的影响。是德科技在示波器前端设计方面投入巨大,所生产的示波器噪声水平处于业内最低水准,但即便如此,在某些情况下,仪器自身的噪声仍可能将抖动引入波形,需要特别注意的是,这种抖动并非波形本身的真实性能。
具体而言,示波器噪声对抖动性能的影响呈现出以下特点:
每个示波器都存在固有的垂直本底噪声,而这种垂直噪声会转化为水平抖动,从而影响对信号时序的判断。
示波器噪声引入信号的随机抖动会随信号斜率的变化而变化。当信号斜率较高时,示波器噪声对信号的影响相对较小;而当信号斜率较低时,垂直噪声会更多地转化为水平抖动,使得信号抖动更为明显。这是因为在斜率较低的情况下,垂直方向的微小变化会被放大为水平方向的较大偏移。
测量得到的随机抖动是多种因素共同作用的结果,其中包括信号斜率、示波器噪声以及示波器采样时钟抖动。在进行抖动测量时,需要综合考虑这些因素,才能得到更为准确的结果。

综上所述,深入了解示波器随机噪声及其对抖动性能的影响,对于工程师选择合适的测试仪器、优化测量方案以及提高测量结果的准确性具有重要意义。在实际应用中,应充分考虑示波器噪声的影响,采取相应的措施来减小其对测量的干扰,以获得更可靠的测试数据。
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