介绍 自1991年以来，Pico Technology在PC示波器的开发中发挥了先锋作用。这些紧凑型设备以及传统的全尺寸数字存储示波器（DSO）占据了当今销售的大多数示波器。所有这些仪器背后的驱动力都是数字电子产品。随着数字电路中时钟速度的增加，制造商通过设计具有更快采样率和更高带宽的示波器来做出响应。遗憾的是，模拟设计人员一直处于落后状态：追求更高的速度一直是以动态性能和分辨率为代价的。为了给模拟设计人员提供他们需要的工具，我们设计了PicoScope 高分辨率和灵活分辨率的示波器。
什么是'精确'DSO？ 示波器的精度取决于其分辨率和精度。以下是一些可用决议的特点： 对于大多数示波器而言，精度并不重要。您可以在几个百分点内进行测量（大多数DSO引用3％至5％的DC精度），但为了获得准确的测量结果，您必须达到万用表。但是，使用精密示波器，可以全速进行精确测量。大多数手持式仪表具有12位分辨率（相当于3½位），而16位示波器的分辨率相当于4½位台式仪表。 除了分辨率和准确度，噪音也是一个问题。构成传统DSO前端的放大器设计为具有高带宽，但低噪声不是优先考虑的因素。16位示波器的设计者工作更加艰巨，只有0.0015％的噪声足以屏蔽最低有效位。 Pico Technology在构建高分辨率示波器方面拥有20多年的经验。与一些只有8位示波器和替代ADC的竞争设计不同，PicoScopes从头开始设计，以实现低噪声和低失真。我们的12位或16位示波器之一的额外分辨率可显着提高DC精度，动态范围和信噪比。
测试1：低成本信号发生器
下图显示了典型的8位，12位和16位PicoScope示波器的时域和频域显示。信号源是运行FuncGen应用程序的Android智能手机，设置为生成250 Hz正弦波，最大振幅约为170 mV。
8位示波器示例
像PicoScope 2205这样的8位示波器可以提供足够好的波形视觉表示，如图1所示。可以合理精确地测量波的频率和幅度。然而，放大64倍（图2）显示了8位分辨率的局限性。
图3显示了信号的频谱分析图（FFT）。250 Hz处的峰值是输入信号的基频。SFDR（标尺之间的差值显示）约为68 dB。本底噪声掩盖了输入信号的真实特征。
图1
图2
图3
12位示波器示例 使用PicoScope 4423 12位示波器捕获的相同信号在正常示波器视图中看起来相同。x64视图现在没有显示数字化步骤，但是使用12位分辨率，我们可以看到8位范围内不可见的噪声。频谱分析仪显示SFDR约为72 dB，第二（500 Hz）和第三（750 Hz）谐波的失真峰值只是可见。
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图6
16位示波器示例 使用16位PicoScope 4262示波器，x64轨迹更清晰，但当然信号源产生的噪声仍然可见。（图8中的插图显示了PicoScope应用的10 kHz数字滤波器的效果。） 频谱视图显示了与12位示波器相同的谐波杂散和SFDR，表明失真是由信号源而非范围引起的。
图7
图8
图9
频谱分析仪设置 频率范围：0到1 kHz 频谱箱：≥8k 显示模式：平均 窗口功能：布莱克曼 - 哈里斯
测试2：低失真信号发生器 在这次测试中，我们用PicoScope 4262的内置低失真信号发生器取代了低成本信号发生器。这使我们能够展示PicoScope 4262前端极低失真的优势。设定发电机产生10千赫的正弦波，振幅为990毫伏。 8位示波器示例 与之前的测试一样，8位示波器足以查看波形的整体形状（图10），但在显示器放大64倍时显示出其局限性（图11）。 FFT频谱分析仪图（图12）显示了10 kHz基波。如果信号中有任何其他分量，它们会被噪声基底屏蔽，大约低于峰值70 dB。
图10
图11
图12
12位示波器示例 使用PicoScope 4423 12位示波器捕获的相同信号在正常示波器视图中看起来相同。x64视图看起来更干净，噪音很小，数字化步骤只是可见。在频谱视图中，噪声基底现在足够低，以显示一些谐波和其他杂散信号达到10 kHz峰值以下约76 dB。在这个阶段，我们不知道这些是由于范围还是信号发生器。
图13
图14
图15
16位示波器示例 使用16位PicoScope 4262示波器，x64轨迹平滑无噪音，没有数字化引起的失真迹象。频谱曲线显示SFDR约为96 dB，噪声基底比12位示波器低得多。失真峰值比12位示波器低20 dB，表明在前一次测试中看到的大部分失真是由于12位示波器的限制而不是信号发生器。
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频谱分析仪设置 上面的频谱分析器视图是尽可能使用以下设置创建的： 频率范围：0至50 kHz 频谱箱：≥8k 显示模式：平均 窗口功能：布莱克曼 - 哈里斯 选择合适数量的频谱仓以将FFT本底噪声置于每个示波器的感兴趣信号之下。