你所不知道的事——底噪关乎生产力!

2014-08-19 14:24:19来源: eefocus

很多朋友都有购买耳机的经验,当我们穿梭在琳琅满目的电子市场中,各种造型和价位的耳机让我们无所适从,有的耳机要价千元以上,而有的却只卖几元钱,差价令人咋舌。为何同样是耳机,售价却如此悬殊呢?除了品牌含金量之外,决定性的因素当然是产品的质量。一般的用户对于耳机质量最直观的感觉,就是音质清晰程度。好的耳机给用户带来美妙的音符,差的耳机声音干涩沙哑,或伴随刺耳的电流声。

电子专业的角度分析,差的耳机被解读为信噪比太低。信噪比(SNR,signal-to-noise ratio)是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。某款耳机的信噪比为80dB,即输出信号功率是噪音功率的10^8倍,输出信号标准差则是噪音标准差的10^4倍。耳机信噪比数值越高,噪音越小,产品竞争力越强,售价自然也就越高。

不仅耳机存在信噪比的问题,电子测试设备同样很关注信噪比,就如示波器,其本底噪声(简称底噪)就是一个非常关键的参数。作为标准测试设备,如果示波器自身的底噪比较大,那么就很难衡量出被测信号的真实情况。我们都理解科学技术是第一生产力,那么底噪作为示波器技术的重要参数,其好坏当然也是关乎示波器的生产力了!

当今的电子通讯行业,芯片运行速率越来越高、功耗越来越低。高速IC的供电通常为1.3V、1.5V等很小的数量级,电源纹波/噪声通常要求是小于+/-5%,有的甚至要求+/-2%;很多高速信号幅度仅有几百毫伏,这些都对示波器提出了很高的要求。SIGLENT(鼎阳科技)携手世界三大示波器品牌之一美国力科(Lecroy)联合研发的SDS3000系列智能示波器,不仅具有高达1GHz带宽、4GSa/s采样率,触摸屏、鼠标和键盘操作等优点,且以其超低的底噪,在电源纹波和小信号测试方面占有得天独厚的优势。


图一  SDS3000 WinCE智能平台示波器


示波器的本底噪声,与仪器使用的器件、硬件设计、信号处理等各方面都有关系。此外,我们去测试对比仪器噪声的时候,还要注意影响噪音测试结果的因素很多,比如带宽、采样率、通道垂直分辨率、水平时基和通道耦合方式等。总体来说,业界对此的共识如下:

  • 带宽越高,噪声越大,因为带宽越高采集到的信号谐波分量越丰富。
  • 采样率越大,噪声越大,因为采样越精细,所看到的信号细节越多。
  • 通道垂直分辨率越高,噪声越大,即垂直格度越细,噪声显示越大。
  • 水平时基分辨率越低,噪声越大,即时基格度越粗,噪声显示越大。
  • 对地耦合方式下噪音最小,因为外界信号和电磁环境干扰被隔离;如果要比较真实的仪器噪音,建议DC耦合,此时全带宽开启,所有示波器处于真实的测试环境中。


以下是SIGLENT SDS3054示波器的底噪测试图:测试条件为500M带宽、1mV/div垂直分辨率、500ns/div时基、4GSa/s采样率,对示波器底噪峰峰值(Pk-Pk)进行大样本数的测量统计分析,最终得到的平均底噪仅为490uV。


图二 SIGLENT SDS3054底噪值仅为490uV


下面我们再来对比业界几款较常见同级别示波器的底噪测试结果,分别是T公司的MDO3014、A公司的DSOX3014A和R公司的DS4014。由于各款仪器的带宽、采样率等指标都略有不同,我们这里的比较尽量选择相近的设置条件,但对SIGLENT SDS3054我们采用的测试条件是最严苛的。
     首先是全球示波器市场份额第一的T公司经典产品MDO3014:测试条件为100M带宽、1mV/div垂直分辨率、400ns/div时基、2.5GSa/s采样率(该产品所能达到的最大采样率)。其测试结果为底噪统计平均值813uV。


图三 T公司MDO3014底噪值813uV


我们再来看仪器龙头厂家A公司的DSOX3014A,测试条件为100M带宽、1mV/div垂直分辨率、500ns/div时基、4GSa/s采样率。其测试结果为底噪统计平均值1200uV。


图四 A公司 DSOX3014A底噪值1200uV


综合以上测试结果,我们很容易看到SIGLENT SDS3000在最严苛设置条件下,仍然能做到业界同级别示波器中最小的底噪值490uV,远远低于其他同行的几个同级别产品。SIGLENTSDS3000能取得如此辉煌的底噪对比战绩,与其使用的低噪声前端放大器和采样芯片有很大的关系。众所周知,SIGLENT是全球三大示波器品牌之一美国力科公司(LeCroy)的全球战略合作伙伴,LeCroy公司从2007年开始就与SIGELNT开始密切合作。SDS3000是SIGLENT和LeCroy联合研发三年而推出的重磅产品,双方在技术和专利方面都有很大的投入,其中包括SIGLENT的第二代SPO超级荧光示波器专利技术(25万帧/秒波形捕获率), LeCroy的低噪声前端放大器和X-Stream智能操作平台等, LeCroy同时将该款前端放大器装配在其全球热销的12位ADC高分辨率示波器HDO4000上。此外,SDS3000采用全球芯片巨头TI提供的4GSa/s采样芯片,其特点是单个芯片实现4GSa/s,而非某些厂家采用的将两个通道的独立2GSa/s芯片在芯片外部进行叠加实现4GSa/s,SDS3000的单芯片4GSa/s是采样点精确可靠的重要保障。

SIGLENTSDS3000示波器简洁的智能操作体验、超低的垂直噪底给用户带来深刻的印象。国际一流供应商的品质保证,加上中国厂家的一贯成本优势,相信会掀起示波器领域的新一轮换机高潮。我们也相信深圳鼎阳科技会在不久的将来推出更多质量稳定可靠,并具备价格竞争力的经典产品。

关键字:电子专业  信噪比  测试设备

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0819/article_9319.html
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