在電子領(lǐng)域的研究與開發(fā)中，準(zhǔn)確測量電路中的噪聲水平至關(guān)重要。噪聲會干擾信號的傳輸與處理，影響電子產(chǎn)品的性能。普源示波器 MSO5074 作為一款功能強(qiáng)大的測試設(shè)備，為噪聲水平測試提供了可靠的解決方案。接下來，我們將全面探討如何利用它進(jìn)行噪聲水平測試。

MSO5074 的關(guān)鍵特性助力噪聲測試

普源示波器 MSO5074 具備諸多特性，使其在噪聲水平測試中表現(xiàn)出色。其 70MHz 的帶寬，能夠捕捉到較寬頻率范圍內(nèi)的信號，包括噪聲信號。這意味著無論是低頻噪聲還是高頻噪聲，只要處于其帶寬范圍內(nèi)，都有機(jī)會被精準(zhǔn)捕獲。而最高達(dá) 8GSa/s 的實(shí)時采樣率，更是為噪聲測試提供了有力支持。高采樣率可以更細(xì)致地對信號進(jìn)行采樣，使得噪聲信號的細(xì)節(jié)能夠清晰呈現(xiàn)。想象一下，噪聲信號如同水面上雜亂無章的漣漪，高采樣率就像是用高速攝像機(jī)去拍攝這些漣漪，能夠?qū)⒚恳粋€細(xì)微的波動都記錄下來，避免因采樣不足而遺漏重要的噪聲信息。

此外，MSO5074 擁有最高 200Mpts（選件）的存儲深度。在噪聲測試中，當(dāng)我們需要長時間監(jiān)測信號，以獲取噪聲的統(tǒng)計特性時，大存儲深度就顯得尤為重要。它能夠存儲大量的采樣數(shù)據(jù)，讓我們可以對一段時間內(nèi)的噪聲信號進(jìn)行全面分析，而不用擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失。例如，在測試一些存在間歇性噪聲的電路時，大存儲深度可以完整地記錄下噪聲出現(xiàn)的時刻、持續(xù)時間以及幅度變化等信息，為后續(xù)分析噪聲產(chǎn)生的原因提供豐富的數(shù)據(jù)支持。

噪聲水平測試的前期準(zhǔn)備

探頭的謹(jǐn)慎挑選與連接

測試前，探頭的選擇極為關(guān)鍵。對于噪聲水平測試，要優(yōu)先選用低噪聲探頭。因?yàn)樘筋^自身的噪聲會疊加到被測信號上，如果探頭噪聲過大，就會嚴(yán)重影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如，在測量微弱信號的噪聲時，若使用了噪聲較大的探頭，那么測量到的噪聲值可能大部分是探頭自身產(chǎn)生的，而不是被測信號真正的噪聲。在連接探頭時，要確保連接穩(wěn)固，避免出現(xiàn)松動。松動的連接會引入額外的干擾，使測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。同時，要將探頭的接地端可靠地連接到電路的地線，良好的接地能夠有效減少接地環(huán)路噪聲，保證測量的準(zhǔn)確性。

示波器的精細(xì)設(shè)置

開啟示波器后，需進(jìn)行一系列設(shè)置。首先是垂直刻度的設(shè)置，這要根據(jù)預(yù)估的噪聲幅值來操作。由于噪聲幅值通常較小，所以可能需要將垂直刻度設(shè)置得較為精細(xì)，比如 500μV/div 甚至更小，以便清晰地觀察噪聲信號。若垂直刻度設(shè)置過大，噪聲信號在屏幕上會顯示得過于扁平，難以分辨其細(xì)節(jié)。

耦合方式的選擇也很重要，對于噪聲測試，交流耦合（AC）通常是較好的選擇。因?yàn)榻涣黢詈峡梢匀コ盘栔械闹绷鞒煞郑魂P(guān)注交流噪聲部分。例如，在測試一個帶有直流偏置的信號中的噪聲時，直流耦合會顯示出直流偏置和噪聲的混合信號，不利于單獨(dú)分析噪聲；而交流耦合能夠?yàn)V除直流偏置，使我們更專注于噪聲信號的特征。

帶寬限制功能在噪聲測試中也有重要應(yīng)用。一般來說，將示波器的帶寬限制在 20MHz 左右，可以有效抑制高頻噪聲干擾。這是因?yàn)樵诤芏嚯娐分校肼曋饕性谝欢l率范圍內(nèi)，超出這個范圍的高頻噪聲可能是由外部干擾或示波器自身的一些雜散信號引起的。通過限制帶寬，能夠減少這些不必要的高頻噪聲對測量結(jié)果的影響，使我們測量到的噪聲更接近電路本身的真實(shí)噪聲水平。

噪聲水平測試的實(shí)際操作

噪聲信號的捕獲與觀察

完成上述準(zhǔn)備工作后，將探頭連接到被測電路的測試點(diǎn)。此時，示波器屏幕上會顯示出包含噪聲的信號波形。在觀察波形時，要留意噪聲的特征。噪聲信號通常表現(xiàn)為不規(guī)則的、雜亂無章的波動，與規(guī)則的信號波形有明顯區(qū)別。例如，在測試電源電路的輸出噪聲時，正常的電源輸出應(yīng)該是相對平穩(wěn)的直流信號，但如果存在噪聲，就會看到在直流信號的基礎(chǔ)上疊加了許多不規(guī)則的小波動，這些就是噪聲信號。

噪聲參數(shù)的測量

MSO5074 提供了多種測量方式來獲取噪聲的參數(shù)。其中，峰峰值測量可以得到噪聲信號波動的最大范圍。通過操作示波器的測量菜單，選擇峰峰值測量選項(xiàng)，示波器會自動計算并顯示出噪聲信號的峰峰值。例如，測量到的噪聲峰峰值為 10mV，這就表示噪聲信號在波動過程中，從波峰到波谷的最大電壓差值是 10mV。

有效值測量也是常用的方法，它能反映噪聲信號的平均功率。對于噪聲信號，有效值測量結(jié)果更能體現(xiàn)其對電路實(shí)際的干擾程度。同樣在測量菜單中選擇有效值測量，示波器會給出相應(yīng)的數(shù)值。此外，一些高級的示波器還具備噪聲統(tǒng)計分析功能，如測量噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差等，這些參數(shù)可以進(jìn)一步描述噪聲的特性和分布情況。

測試中可能遇到的問題及解決辦法

外部干擾的排查與消除

在測試過程中，可能會遇到外部干擾影響測量結(jié)果的情況。比如，附近的大功率電器設(shè)備、無線通信信號等都可能對測試產(chǎn)生干擾。如果發(fā)現(xiàn)測量到的噪聲值異常高，且波形表現(xiàn)出一些奇怪的特征，如出現(xiàn)周期性的尖峰或大幅度的波動，就需要懷疑是否存在外部干擾。此時，可以嘗試將示波器和被測電路遠(yuǎn)離可能的干擾源，或者使用屏蔽罩對被測電路進(jìn)行屏蔽，減少外部干擾的影響。同時，檢查示波器的接地是否良好，不良的接地也可能導(dǎo)致外部干擾引入。

示波器自身噪聲的評估與修正

示波器自身也會產(chǎn)生一定的噪聲，雖然普源示波器 MSO5074 在設(shè)計上已經(jīng)盡量降低了自身噪聲，但在某些高精度測量場景下，仍可能對結(jié)果產(chǎn)生影響。為了評估示波器自身噪聲，可以在不連接被測信號時，將探頭短接，此時示波器顯示的波形就是其自身的噪聲。觀察這個噪聲波形的幅度和特征，如果其幅度與測量被測信號噪聲時的幅度相近，就需要對測量結(jié)果進(jìn)行修正。一種簡單的修正方法是，在測量被測信號噪聲后，減去示波器自身噪聲的測量值，得到更接近真實(shí)噪聲水平的結(jié)果。但要注意，這種修正方法只適用于示波器自身噪聲相對穩(wěn)定且與被測信號噪聲特性相似的情況。

使用普源示波器 MSO5074 進(jìn)行噪聲水平測試，需要我們充分了解其特性，做好前期準(zhǔn)備工作，在測試過程中準(zhǔn)確操作并善于分析可能出現(xiàn)的問題。