介紹 自1991年以來，Pico Technology在PC示波器的開發中發揮了先鋒作用。這些緊湊型設備以及傳統的全尺寸數字存儲示波器（DSO）占據了當今銷售的大多數示波器。所有這些儀器背后的驅動力都是數字電子產品。隨著數字電路中時鐘速度的增加，制造商通過設計具有更快采樣率和更高帶寬的示波器來做出響應。遺憾的是，模擬設計人員一直處于落后狀態：追求更高的速度一直是以動態性能和分辨率為代價的。為了給模擬設計人員提供他們需要的工具，我們設計了PicoScope 高分辨率和靈活分辨率的示波器。
什么是'精確'DSO？ 示波器的精度取決于其分辨率和精度。以下是一些可用決議的特點： 對于大多數示波器而言，精度并不重要。您可以在幾個百分點內進行測量（大多數DSO引用3％至5％的DC精度），但為了獲得準確的測量結果，您必須達到萬用表。但是，使用精密示波器，可以全速進行精確測量。大多數手持式儀表具有12位分辨率（相當于3?位），而16位示波器的分辨率相當于4?位臺式儀表。 除了分辨率和準確度，噪音也是一個問題。構成傳統DSO前端的放大器設計為具有高帶寬，但低噪聲不是優先考慮的因素。16位示波器的設計者工作更加艱巨，只有0.0015％的噪聲足以屏蔽最低有效位。 Pico Technology在構建高分辨率示波器方面擁有20多年的經驗。與一些只有8位示波器和替代ADC的競爭設計不同，PicoScopes從頭開始設計，以實現低噪聲和低失真。我們的12位或16位示波器之一的額外分辨率可顯著提高DC精度，動態范圍和信噪比。
測試1：低成本信號發生器
下圖顯示了典型的8位，12位和16位PicoScope示波器的時域和頻域顯示。信號源是運行FuncGen應用程序的Android智能手機，設置為生成250 Hz正弦波，最大振幅約為170 mV。
8位示波器示例
像PicoScope 2205這樣的8位示波器可以提供足夠好的波形視覺表示，如圖1所示。可以合理精確地測量波的頻率和幅度。然而，放大64倍（圖2）顯示了8位分辨率的局限性。
圖3顯示了信號的頻譜分析圖（FFT）。250 Hz處的峰值是輸入信號的基頻。SFDR（標尺之間的差值顯示）約為68 dB。本底噪聲掩蓋了輸入信號的真實特征。
圖1
圖2
圖3
12位示波器示例 使用PicoScope 4423 12位示波器捕獲的相同信號在正常示波器視圖中看起來相同。x64視圖現在沒有顯示數字化步驟，但是使用12位分辨率，我們可以看到8位范圍內不可見的噪聲。頻譜分析儀顯示SFDR約為72 dB，第二（500 Hz）和第三（750 Hz）諧波的失真峰值只是可見。
圖4
圖5
圖6
16位示波器示例 使用16位PicoScope 4262示波器，x64軌跡更清晰，但當然信號源產生的噪聲仍然可見。（圖8中的插圖顯示了PicoScope應用的10 kHz數字濾波器的效果。） 頻譜視圖顯示了與12位示波器相同的諧波雜散和SFDR，表明失真是由信號源而非范圍引起的。
圖7
圖8
圖9
頻譜分析儀設置 頻率范圍：0到1 kHz 頻譜箱：≥8k 顯示模式：平均 窗口功能：布萊克曼 - 哈里斯
測試2：低失真信號發生器 在這次測試中，我們用PicoScope 4262的內置低失真信號發生器取代了低成本信號發生器。這使我們能夠展示PicoScope 4262前端極低失真的優勢。設定發電機產生10千赫的正弦波，振幅為990毫伏。 8位示波器示例 與之前的測試一樣，8位示波器足以查看波形的整體形狀（圖10），但在顯示器放大64倍時顯示出其局限性（圖11）。 FFT頻譜分析儀圖（圖12）顯示了10 kHz基波。如果信號中有任何其他分量，它們會被噪聲基底屏蔽，大約低于峰值70 dB。
圖10
圖11
圖12
12位示波器示例 使用PicoScope 4423 12位示波器捕獲的相同信號在正常示波器視圖中看起來相同。x64視圖看起來更干凈，噪音很小，數字化步驟只是可見。在頻譜視圖中，噪聲基底現在足夠低，以顯示一些諧波和其他雜散信號達到10 kHz峰值以下約76 dB。在這個階段，我們不知道這些是由于范圍還是信號發生器。
圖13
圖14
圖15
16位示波器示例 使用16位PicoScope 4262示波器，x64軌跡平滑無噪音，沒有數字化引起的失真跡象。頻譜曲線顯示SFDR約為96 dB，噪聲基底比12位示波器低得多。失真峰值比12位示波器低20 dB，表明在前一次測試中看到的大部分失真是由于12位示波器的限制而不是信號發生器。
圖16
圖17
圖18
頻譜分析儀設置 上面的頻譜分析器視圖是盡可能使用以下設置創建的： 頻率范圍：0至50 kHz 頻譜箱：≥8k 顯示模式：平均 窗口功能：布萊克曼 - 哈里斯 選擇合適數量的頻譜倉以將FFT本底噪聲置于每個示波器的感興趣信號之下。