通過計算平均值提高測量分辨率

在某些功率測量應(yīng)用中，您需要測量大動態(tài)范圍的值，同時還需要細致地調(diào)整分辨率，以測量參數(shù)的微小變化。除了使用高分辨率數(shù)字轉(zhuǎn)換器之外，您也可以使用其他采集方法來降低隨機噪聲，增加測量的有效動態(tài)范圍。例如求平均值和高分辨率采集。

求平均值要求測量的是重復(fù)信號。該算法對跨越多次采集的各時間段內(nèi)的點求平均值。這樣可以降低隨機噪聲，為您提供更卓越的垂直分辨率。

垂直分辨率每增加一位，需要計算多少平均值？答案是每計算 4 個樣本平均值，便可將垂直分辨率增加 1 位。原理如下：

增加的位數(shù) = 0.5 log2 N

N = 計算平均值的樣本數(shù)

例如，對 16 個樣本求平均值，垂直分辨率將增加：

位數(shù) = 0.5 log2 16 = 2

因此，有效的垂直分辨率為 8 + 2 = 10 位。

這種算法在垂直分辨率為 12 位時效果最好，因為再繼續(xù)增加下去，其他因數(shù)（例如示波器的垂直增益或偏置精度）將起到?jīng)Q定性作用。平均模式的優(yōu)點是，它對示波器的實時帶寬沒有任何限制。缺點是它要求使用重復(fù)性信號，并會降低波形更新速率。

第 2 個秘訣

使用高分辨率采集提高測量分辨率

降低噪聲的第 2 個方法是高分辨率模式，它不需要使用重復(fù)信號。Agilent InfiniiVision 3000 X 系列等現(xiàn)代化示波器在正常采集模式下可提供 8 位垂直分辨率（與大多數(shù)其他數(shù)字化儀類似）。然而與平均模式一樣，高分辨率模式也只能達到 12 位的垂直分辨率。

高分辨率模式是對同一次采集的連續(xù)點求平均值，而不是對某個時間段內(nèi)多次采集的點求平均值。在高分辨率模式中，您不能像在平均模式中那樣，直接控制平均值數(shù)量。垂直分辨率位數(shù)的增加由示波器的時間/格設(shè)置決定。

當(dāng)在較慢時基范圍狀態(tài)下工作時，示波器會連續(xù)過濾相繼的數(shù)據(jù)點，并將過濾結(jié)果顯示到顯示屏上。增加屏幕上數(shù)據(jù)的存儲器深度，也會同時增加進行平均值計算的點數(shù)。高分辨率模式下，掃描速度越快，在屏幕上捕獲的點數(shù)就越少，因此效果就越差。相反，掃描速度越慢，在屏幕上捕獲的點數(shù)就越多，效果也就越顯著。