你所不知道的事――底噪關(guān)乎生產(chǎn)力！

很多朋友都有購(gòu)買(mǎi)耳機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)我們穿梭在琳瑯滿目的電子市場(chǎng)中，各種造型和價(jià)位的耳機(jī)讓我們無(wú)所適從，有的耳機(jī)要價(jià)千元以上，而有的卻只賣(mài)幾元錢(qián)，差價(jià)令人咋舌。為何同樣是耳機(jī)，售價(jià)卻如此懸殊呢?除了品牌含金量之外，決定性的因素當(dāng)然是產(chǎn)品的質(zhì)量。一般的用戶對(duì)于耳機(jī)質(zhì)量最直觀的感覺(jué)，就是音質(zhì)清晰程度。好的耳機(jī)給用戶帶來(lái)美妙的音符，差的耳機(jī)聲音干澀沙啞，或伴隨刺耳的電流聲。

從電子專(zhuān)業(yè)的角度分析，差的耳機(jī)被解讀為信噪比太低。信噪比(SNR，signal-to-noise ratio)是音箱回放的正常聲音信號(hào)與無(wú)信號(hào)時(shí)噪聲信號(hào)(功率)的比值。某款耳機(jī)的信噪比為80dB，即輸出信號(hào)功率是噪音功率的10^8倍，輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差則是噪音標(biāo)準(zhǔn)差的10^4倍。耳機(jī)信噪比數(shù)值越高，噪音越小，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力越強(qiáng)，售價(jià)自然也就越高。

不僅耳機(jī)存在信噪比的問(wèn)題，電子測(cè)試設(shè)備同樣很關(guān)注信噪比，就如示波器，其本底噪聲(簡(jiǎn)稱(chēng)底噪)就是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)。作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備，如果示波器自身的底噪比較大，那么就很難衡量出被測(cè)信號(hào)的真實(shí)情況。我們都理解科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，那么底噪作為示波器技術(shù)的重要參數(shù)，其好壞當(dāng)然也是關(guān)乎示波器的生產(chǎn)力了!

當(dāng)今的電子通訊行業(yè)，芯片運(yùn)行速率越來(lái)越高、功耗越來(lái)越低。高速I(mǎi)C的供電通常為1.3V、1.5V等很小的數(shù)量級(jí)，電源紋波/噪聲通常要求是小于+/-5%，有的甚至要求+/-2%;很多高速信號(hào)幅度僅有幾百毫伏，這些都對(duì)示波器提出了很高的要求。SIGLENT(鼎陽(yáng)科技)攜手世界三大示波器品牌之一美國(guó)力科(Lecroy)聯(lián)合研發(fā)的SDS3000系列智能示波器，不僅具有高達(dá)1GHz帶寬、4GSa/s采樣率，觸摸屏、鼠標(biāo)和鍵盤(pán)操作等優(yōu)點(diǎn)，且以其超低的底噪，在電源紋波和小信號(hào)測(cè)試方面占有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

圖一 SDS3000 WinCE智能平臺(tái)示波器

示波器的本底噪聲，與儀器使用的器件、硬件設(shè)計(jì)、信號(hào)處理等各方面都有關(guān)系。此外，我們?nèi)y(cè)試對(duì)比儀器噪聲的時(shí)候，還要注意影響噪音測(cè)試結(jié)果的因素很多，比如帶寬、采樣率、通道垂直分辨率、水平時(shí)基和通道耦合方式等?？傮w來(lái)說(shuō)，業(yè)界對(duì)此的共識(shí)如下：

● 帶寬越高，噪聲越大，因?yàn)閹捲礁卟杉降男盘?hào)諧波分量越豐富。

● 采樣率越大，噪聲越大，因?yàn)椴蓸釉骄?xì)，所看到的信號(hào)細(xì)節(jié)越多。

● 通道垂直分辨率越高，噪聲越大，即垂直格度越細(xì)，噪聲顯示越大。

● 水平時(shí)基分辨率越低，噪聲越大，即時(shí)基格度越粗，噪聲顯示越大。

● 對(duì)地耦合方式下噪音最小，因?yàn)橥饨缧盘?hào)和電磁環(huán)境干擾被隔離;如果要比較真實(shí)的儀器噪音，建議DC耦合，此時(shí)全帶寬開(kāi)啟，所有示波器處于真實(shí)的測(cè)試環(huán)境中。

以下是SIGLENT SDS3054示波器的底噪測(cè)試圖：測(cè)試條件為500M帶寬、1mV/div垂直分辨率、500ns/div時(shí)基、4GSa/s采樣率，對(duì)示波器底噪峰峰值(Pk-Pk)進(jìn)行大樣本數(shù)的測(cè)量統(tǒng)計(jì)分析，最終得到的平均底噪僅為490uV。

圖二 SIGLENT SDS3054底噪值僅為490uV

下面我們?cè)賮?lái)對(duì)比業(yè)界幾款較常見(jiàn)同級(jí)別示波器的底噪測(cè)試結(jié)果，分別是T公司的MDO3014、A公司的DSOX3014A和R公司的DS4014。由于各款儀器的帶寬、采樣率等指標(biāo)都略有不同，我們這里的比較盡量選擇相近的設(shè)置條件，但對(duì)SIGLENT SDS3054我們采用的測(cè)試條件是最嚴(yán)苛的。

首先是全球示波器市場(chǎng)份額第一的T公司經(jīng)典產(chǎn)品MDO3014:測(cè)試條件為100M帶寬、1mV/div垂直分辨率、400ns/div時(shí)基、2.5GSa/s采樣率(該產(chǎn)品所能達(dá)到的最大采樣率)。其測(cè)試結(jié)果為底噪統(tǒng)計(jì)平均值813uV。

圖三 T公司MDO3014底噪值813uV

我們?cè)賮?lái)看儀器龍頭廠家A公司的DSOX3014A，測(cè)試條件為100M帶寬、1mV/div垂直分辨率、500ns/div時(shí)基、4GSa/s采樣率。其測(cè)試結(jié)果為底噪統(tǒng)計(jì)平均值1200uV。

圖四 A公司 DSOX3014A底噪值1200uV

綜合以上測(cè)試結(jié)果，我們很容易看到SIGLENT SDS3000在最嚴(yán)苛設(shè)置條件下，仍然能做到業(yè)界同級(jí)別示波器中最小的底噪值490uV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他同行的幾個(gè)同級(jí)別產(chǎn)品。SIGLENTSDS3000能取得如此輝煌的底噪對(duì)比戰(zhàn)績(jī)，與其使用的低噪聲前端放大器和采樣芯片有很大的關(guān)系。眾所周知，SIGLENT是全球三大示波器品牌之一美國(guó)力科公司(LeCroy)的全球戰(zhàn)略合作伙伴，LeCroy公司從2007年開(kāi)始就與SIGELNT開(kāi)始密切合作。SDS3000是SIGLENT和LeCroy聯(lián)合研發(fā)三年而推出的重磅產(chǎn)品，雙方在技術(shù)和專(zhuān)利方面都有很大的投入，其中包括SIGLENT的第二代SPO超級(jí)熒光示波器專(zhuān)利技術(shù)(25萬(wàn)幀/秒波形捕獲率)， LeCroy的低噪聲前端放大器和X-Stream智能操作平臺(tái)等， LeCroy同時(shí)將該款前端放大器裝配在其全球熱銷(xiāo)的12位ADC高分辨率示波器HDO4000上。此外，SDS3000采用全球芯片巨頭TI提供的4GSa/s采樣芯片，其特點(diǎn)是單個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)4GSa/s，而非某些廠家采用的將兩個(gè)通道的獨(dú)立2GSa/s芯片在芯片外部進(jìn)行疊加實(shí)現(xiàn)4GSa/s，SDS3000的單芯片4GSa/s是采樣點(diǎn)精確可靠的重要保障。

SIGLENTSDS3000示波器簡(jiǎn)潔的智能操作體驗(yàn)、超低的垂直噪底給用戶帶來(lái)深刻的印象。國(guó)際一流供應(yīng)商的品質(zhì)保證，加上中國(guó)廠家的一貫成本優(yōu)勢(shì)，相信會(huì)掀起示波器領(lǐng)域的新一輪換機(jī)高潮。我們也相信深圳鼎陽(yáng)科技會(huì)在不久的將來(lái)推出更多質(zhì)量穩(wěn)定可靠，并具備價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的經(jīng)典產(chǎn)品。