改善數字熒光示波器垂直分辨率的N個方法（下）
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由于DAC在輸出上沒有低通重建濾波器，因此信號預計將顯示離散的電壓步進。但是，信號上的噪聲會掩蓋這些步進。
圖6顯示了64個波形的平均結果，對非常長的記錄來說，這個過程耗時非常長。和預計的一樣，隨機噪聲明顯衰減，DAC的離散電壓步進開始顯現。此外，由于采樣率非常高，其保持了全部測量帶寬。但是，由于步進信號與觸發信號不相關，因此平均算法還消除了被平均的畫面中的步進信號。
圖7顯示了單次HiRes采集類似的降噪結果。但是，由于這是一種單次處理技術，因此保留了低頻步進信號。此外，通過采用HiRes采集模式，垂直分辨率已經被提高到大約12位，測量帶寬已經被降低到大約22 MHz。
圖8. 40 MHz數字時鐘在采樣模式下的頻譜，其中隨機基線噪聲和其它信號使顯示畫面變得非常復雜。
圖9. 40 MHz數字時鐘在平均64個波形基礎上得到的頻譜，顯示的諧波清楚程度大大提高。
測量40 MHz時鐘頻譜
第二種應用是分析40 MHz數字信號的頻譜。數字信號在信號邊沿的時間位置傳送大部分信息(在越過一個門限時測量)，而不是在信號幅度中。波形平均在從這類連續信號去掉隨機噪聲中非常高效。
頻譜分析可以非常靈敏地測量平均操作降低的噪聲，這在一定程度上基于其對數垂直標度。注意圖8和圖9中的垂直標度是10 dB/div。
在圖9中可以看到，基礎諧波和奇數諧波的幅度保持相當恒定，但平均操作把基線噪聲降低了10-20 dB，另外還降低了許多其它成分，可以更簡便地識別時鐘的諧波和其它干擾信號。
圖10.高分辨率斜波信號放大后的畫面，顯示了由于8位ADC中的分辨率有限而導致的數字化噪聲。
圖11.同一高分辨率斜波信號在大量平均基礎上放大后的畫面，顯示了垂直分辨率明顯提高。
檢驗DAC分辨率
第三個實例中的方法使用高分辨率DAC或本例中的AWG7000任意波形發生器改善實際垂直分辨率。圖10顯示了10位垂直分辨率時斜波信號放大后的畫面。盡管在屏幕下方部分可以看到多個離散的8位步進，但信號中有足夠的噪聲，導致偶爾的±1位誤差。在這個8位分辨率下，這些誤差明顯要大于斜波信號上的10位步進。
圖11顯示了波形平均可望實現的明顯改善。在本例中，各個10位步進從數字化噪聲中清楚地出現，演示了在波形平均這種信號處理技術幫助下，8位ADC至少能夠提供10位的垂直分辨率。
總結
本技術簡介說明了泰克數字示波器中高分辨率波形采集使用的基本測量和信號處理技術，使用部分簡單的實例說明了這些技術的優勢。了解這些優勢和影響可以更簡便地選擇及成功運用泰克示波器和探頭解決方案，更好地進行高分辨率測量。
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