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　　經(jīng)驗豐富的示波器使用者會進一步評估示波器的更新率、固有抖動、雜訊位準(zhǔn)，以及所有可提升量測品質(zhì)的規(guī)格。然而，評估頻寬達GHz范圍的示波器時，還須考慮另一項品質(zhì)指標(biāo)，亦即透過有效位元數(shù)（ENOB）來描述示波器中的類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器（ADC）特性。因此，如何有效掌握示波器的量測準(zhǔn)確度，ENOB遂成為至關(guān)重要的指標(biāo)。
　　
　　檢視前端/ADC設(shè)計品質(zhì)首重ENOB/雜訊位準(zhǔn)
　　
　　在示波器架構(gòu)中，前端（Front-end）與ADC技術(shù)是提升量測準(zhǔn)確度的關(guān)鍵要素，因為示波器前端可調(diào)理儀器取樣到的訊號，以便讓ADC可正確將訊號數(shù)位化。其中，示波器前端元件包含衰減器、前置放大器和訊號分配路徑，示波器設(shè)計工程師往往須費盡心力設(shè)計前端元件，才能獲得平坦的頻率響應(yīng)、較低的雜訊，和所需的頻率下降度。
　　
　　由于示波器對ADC的需求不盡相同，因此示波器廠商一般會自行設(shè)計ADC晶片，但每次開發(fā)新的前端元件或ADC都須投入相當(dāng)可觀的成本，故設(shè)計出的ADC會用于多個示波器系列和不同代的機種。示波器設(shè)計團隊會盡可能減低這些電路對取樣訊號量測結(jié)果的影響，以提升量測準(zhǔn)確度。
　　
　　雖然使用者可衡量ADC和前端元件組合在一起后的特性，卻很難單獨分析個別元件的特性，因此，必須透過很多方法來評量示波器的前端電路品質(zhì)，而示波器廠商通常使用雜訊量測和ENOB來評估示波器前端與ADC的設(shè)計品質(zhì)。
　　
　　不過，挑選示波器時不能僅止于評估ENOB或雜訊位準(zhǔn)，而要綜合考慮示波器的整體效能，特別是評估不同垂直設(shè)定與偏移值下的示波器雜訊位準(zhǔn)，有助于進一步確認示波器量測品質(zhì)良莠，并可得知示波器前端和ADC轉(zhuǎn)換器設(shè)計是否夠穩(wěn)定。
　　
　　由于示波器雜訊會增加不必要的抖動而減少設(shè)計余裕，且通常示波器頻寬愈高，產(chǎn)生的內(nèi)部雜訊就愈多，這是因為在高頻狀態(tài)下示波器會接收累積雜訊;而頻寬較低的示波器則因頻率下降度較低，反而可濾掉這些雜訊。因此，欲評估示波器雜訊，zui直接的方法就是輸入通道不接收任何東西，并藉由改變垂直靈敏度與偏移值來查看電壓的均方根（RMS）值。
　　
　　掌握ENOB量測要素訊號源振幅/頻率須重視
　　
　　實際上，ENOB是以一個固定振幅的正弦波進行掃頻量測，然后擷取電壓量測結(jié)果并進行評估與分析，分析方法可分為時域和頻域法。時域量測法是將擷取到的時域資料，減去電壓對時間關(guān)系所呈現(xiàn)的波形，來計算ENOB值，亦即雜訊。
　　
　　其中，雜訊可能來自示波器前端，例如不同頻率下相位的非線性和振幅變化，也可能來自于ADC的交錯失真。至于使用頻域法計算ENOB時，則須將與主訊號相關(guān)的功率減去整個寬頻的功率，如此一來，時域和頻域法所得的結(jié)果方能一致。
　　
　　另外，若想執(zhí)行ENOB量測，或是分析示波器廠商提供的ENOB規(guī)格，必須考慮以下幾點。首先，量測ENOB時所使用的訊號源，其頻譜純度會影響其量測結(jié)果，因此，訊號源和搭配使用的濾波器應(yīng)確保來源ENOB大于示波器的ENOB。
　　
　　其次，量測所得的ENOB值與訊號源是否充滿示波器全螢?zāi)坏恼穹扔嘘P(guān)，使用充滿示波器全螢?zāi)坏?5%或90%不同訊號源進行量測，所得的ENOB值將不相同，有鑒于此，電子互連封裝協(xié)會聯(lián)合數(shù)據(jù)中心（JDEC）標(biāo)準(zhǔn)建議以全螢?zāi)坏?0%做為確認ENOB值的振幅。
　　
　　顯而易見，ENOB值與示波器量測品質(zhì)息息相關(guān)，故在比較或測試任何有效位元規(guī)格時，務(wù)必考慮到待測訊號振幅及頻率對ENOB的影響。
　　
　　通用ENOB標(biāo)準(zhǔn)助陣ADC優(yōu)劣立見
　　
　　值得注意的是，目前示波器的ADC多半采導(dǎo)管式（Pipelined）或快閃式（Flash）架構(gòu)，而電子電機工程師學(xué)會（IEEE）也特別定義一種用ENOB評估ADC優(yōu)劣的方法，以協(xié)助使用者確認各種ADC的優(yōu)缺點。
　　
　　其中，導(dǎo)管式ADC使用二階或多階轉(zhuǎn)換來獲致較高的取樣率，例如安捷倫（Agilent）90000A系列示波器所配備的20GSa/sADC（圖1），其內(nèi)部是由八十個256MSa/s取樣率的ADC所組成，可提供更高的取樣率。
　　
　　圖1安捷倫Infiniium9000系列示波器的ENOB曲線圖，ENOB值會因頻率不同而有所差異，且每款示波器的ENOB圖各不相同。此ENOB圖顯示整體示波器系統(tǒng)的ENOB，而不只是8位元ADC的ENOB。　　
　　至于快閃式ADC則具備一組比較器，可平行對輸入訊號進行取樣，且每個比較器會對應(yīng)到一個解碼電壓范圍，藉由將訊號饋送至邏輯電路，這一組比較器會對每個電壓范圍產(chǎn)生一個編碼。然而，每一種ADC技術(shù)都有其局限性，例如快閃式ADC的線性誤差較高，而導(dǎo)管式ADC通常具有較多的交錯誤差。
　　
　　不過，與常識相反，某些示波器在不采用zui快取樣率時，反而能提供更準(zhǔn)確的量測結(jié)果，這是因為采用zui快取樣率時，示波器可能會產(chǎn)生額外的交錯失真且增加高頻雜訊。
　　
　　因此，示波器廠商針對其使用的單獨ADC進行內(nèi)部評估，也會評估示波器系統(tǒng)的整體ENOB，所得出的系統(tǒng)ENOB會低于個別ADC的ENOB。由于ADC是示波器內(nèi)建的元件，不能單獨使用，故惟有評估整體系統(tǒng)的ENOB才有實質(zhì)意義。
　　
　　衡量ADC品質(zhì)偏移/相位/頻率失真須納入考量
　　
　　為保持ADC效能穩(wěn)定，ENOB另一個重要的應(yīng)用在于可用來衡量示波器ADC的品質(zhì)，若示波器具有良好的ENOB，則其時序誤差、頻率突波（通常因交錯失真所致）和低寬頻雜訊都會非常小，若產(chǎn)品應(yīng)用以正弦波為主，則可依據(jù)ENOB來選擇zui合適的示波器。
　　
　　一般而言，使用者不會同時用盡示波器ADC的8位元解析度，為充分利用8位元垂直量測范圍，使用者必須放大波形以便使用整個垂直量測范圍，但這樣會增加觀測訊號的困難度，且可能導(dǎo)致ADC飽和風(fēng)險而產(chǎn)生不良效應(yīng)。不僅如此，前端雜訊、諧波失真和交錯失真，也會降低示波器ADC的效益。因此，必須利用90%垂直范圍來量測訊號，此時使用者應(yīng)將示波器8位元轉(zhuǎn)換器降低至7.2位元（90%×8位元）。
　　
　　只不過，ENOB做為一種衡量ADC與前端元件優(yōu)劣的方法，但它忽略其他幾個參數(shù)，包括ENOB并不考慮偏移、相位不一致及頻率響應(yīng)失真等因素。如圖2所示，一個輸入訊號在兩臺不同示波器上的量測結(jié)果，這兩臺示波器雖具有相同的ENOB值，但可明顯看出其中一臺示波器顯示的波形更接近真實的輸入訊號。
　　
　　圖2Scope1和Scope2擁有相同的ENOB，但Scope2卻因偏移和相位失真誤差等因素，無法真實呈現(xiàn)輸入訊號。　　
　　此一現(xiàn)象表示ENOB并未考慮示波器可能導(dǎo)入的偏移誤差，因為如果兩臺示波器的ENOB相同，很可能會顯示相同的波形，但電壓偏移卻不一樣。藉由調(diào)整偏移并量測雜訊，或是評估直流增益規(guī)格，方可獲得更好的評估指標(biāo)。
　　
　　理想狀況下，所有示波器都具有平坦的相位和頻率響應(yīng)，以及相同的下降特性，以便讓客戶挑選出合適的示波器。然而，實際情況并非如此，示波器廠商的產(chǎn)品規(guī)格書通常不提供相位和頻率響應(yīng)圖，而ENOB亦未考慮頻率響應(yīng)平坦度或相位不一致等因素。
　　
　　此外，若只考慮ENOB較高的示波器，所顯示的輸入訊號不一定較準(zhǔn)確。由于不同示波器機型的頻率響應(yīng)及相位不一致都各不相同，例如用兩臺同樣標(biāo)榜6GHz頻寬的示波器觀察2.1GHz正弦波時，可能會得到不同波形，其中一臺示波器可能因頻寬下降速度較慢，并只進行些微的相位校正，而獲得較差的結(jié)果;另一臺示波器在頻率下降前，可能具有峰值超過6GHz的頻率響應(yīng)，并采用可有效校正相位的演算法，而表現(xiàn)相對較佳。
　　
　　善用濾波器/擷取模式提高ENOB有撇步
　　
　　有鑒于ENOB對示波器的重要性，若要增加ENOB，zui有效的方法除一開始就購買具有較高ENOB的示波器外，亦可要求示波器廠商提供各個示波器機型的整體ENOB值。
　　
　　另外，由于大多數(shù)高階示波器均提供使用者可自選的頻寬限制濾波器，開啟濾波器后便可限制示波器頻寬，并可抑制交錯誤差和雜訊等高頻內(nèi)容，進而提高ENOB值。
　　
　　除此之外，示波器亦可使用平均或高解析度擷取模式，進一步量測重復(fù)訊號以減少寬頻雜訊，而使用這些模式亦可有效進行準(zhǔn)確度更高的量測。
　　
　　ENOB/雜訊位準(zhǔn)雙重把關(guān)示波器挑選不失誤
　　
　　其實使用者對ENOB的考量主要還是取決于想要量測的項目，以及ENOB是否會影響量測結(jié)果，因此在挑選示波器時，須一并考慮ENOB圖與雜訊位準(zhǔn)量測結(jié)果。
　　
　　舉例來說，若待測訊號主要是基本的正弦波，如某些國防應(yīng)用等，ENOB可能是的評估標(biāo)準(zhǔn)，可要求示波器廠商提供您感興趣的示波器機型的ENOB圖，但要記住ENOB值會隨著頻率變化而改變，故要掌握所選的機型在全額定頻率范圍內(nèi)的ENOB值。
　　
　　不過，若在某些特定頻率下，高速串列數(shù)位訊號會有諧波成分，它們有可能通過量測系統(tǒng)而不會因有效位元減少而受影響。在此情況下，示波器雜訊位準(zhǔn)可以更有效評量準(zhǔn)確度。