你所不知道的事——底噪关乎生产力！ 生产力, 电子, 专业

Bazinga

很多朋友都有购买耳机的经验，当我们穿梭在琳琅满目的电子市场中，各种造型和价位的耳机让我们无所适从，有的耳机要价千元以上，而有的却只卖几元钱，差价令人咋舌。为何同样是耳机，售价却如此悬殊呢？除了品牌含金量之外，决定性的因素当然是产品的质量。一般的用户对于耳机质量最直观的感觉，就是音质清晰程度。好的耳机给用户带来美妙的音符，差的耳机声音干涩沙哑，或伴随刺耳的电流声。
从电子专业的角度分析，差的耳机被解读为信噪比太低。信噪比（SNR，signal-to-noise ratio）是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。某款耳机的信噪比为80dB，即输出信号功率是噪音功率的10^8倍，输出信号标准差则是噪音标准差的10^4倍。耳机信噪比数值越高，噪音越小，产品竞争力越强，售价自然也就越高。

不仅耳机存在信噪比的问题，电子测试设备同样很关注信噪比，就如示波器，其本底噪声（简称底噪）就是一个非常关键的参数。作为标准测试设备，如果示波器自身的底噪比较大，那么就很难衡量出被测信号的真实情况。我们都理解科学技术是第一生产力，那么底噪作为示波器技术的重要参数，其好坏当然也是关乎示波器的生产力了！

当今的电子通讯行业，芯片运行速率越来越高、功耗越来越低。高速IC的供电通常为1.3V、1.5V等很小的数量级，电源纹波/噪声通常要求是小于+/-5%，有的甚至要求+/-2%；很多高速信号幅度仅有几百毫伏，这些都对示波器提出了很高的要求。SIGLENT（鼎阳科技）携手世界三大示波器品牌之一美国力科（Lecroy）联合研发的SDS3000系列智能示波器，不仅具有高达1GHz带宽、4GSa/s采样率，触摸屏、鼠标和键盘操作等优点，且以其超低的底噪，在电源纹波和小信号测试方面占有得天独厚的优势。




图一 SDS3000 WinCE智能平台示波器



示波器的本底噪声，与仪器使用的器件、硬件设计、信号处理等各方面都有关系。此外，我们去测试对比仪器噪声的时候，还要注意影响噪音测试结果的因素很多，比如带宽、采样率、通道垂直分辨率、水平时基和通道耦合方式等。总体来说，业界对此的共识如下：

● 带宽越高，噪声越大，因为带宽越高采集到的信号谐波分量越丰富。
● 采样率越大，噪声越大，因为采样越精细，所看到的信号细节越多。
● 通道垂直分辨率越高，噪声越大，即垂直格度越细，噪声显示越大。
● 水平时基分辨率越低，噪声越大，即时基格度越粗，噪声显示越大。
● 对地耦合方式下噪音最小，因为外界信号和电磁环境干扰被隔离；如果要比较真实的仪器噪音，建议DC耦合，此时全带宽开启，所有示波器处于真实的测试环境中。

以下是SIGLENT SDS3054示波器的底噪测试图：测试条件为500M带宽、1mV/div垂直分辨率、500ns/div时基、4GSa/s采样率，对示波器底噪峰峰值（Pk-Pk）进行大样本数的测量统计分析，最终得到的平均底噪仅为490uV。



图二 SIGLENT SDS3054底噪值仅为490uV
下面我们再来对比业界几款较常见同级别示波器的底噪测试结果，分别是T公司的MDO3014、A公司的DSOX3014A和R公司的DS4014。由于各款仪器的带宽、采样率等指标都略有不同，我们这里的比较尽量选择相近的设置条件，但对SIGLENT SDS3054我们采用的测试条件是最严苛的。


首先是全球示波器市场份额第一的T公司经典产品MDO3014:测试条件为100M带宽、1mV/div垂直分辨率、400ns/div时基、2.5GSa/s采样率（该产品所能达到的最大采样率）。其测试结果为底噪统计平均值813uV。




图三 T公司MDO3014底噪值813uV



我们再来看仪器龙头厂家A公司的DSOX3014A，测试条件为100M带宽、1mV/div垂直分辨率、500ns/div时基、4GSa/s采样率。其测试结果为底噪统计平均值1200uV。



图四 A公司 DSOX3014A底噪值1200uV



综合以上测试结果，我们很容易看到SIGLENT SDS3000在最严苛设置条件下，仍然能做到业界同级别示波器中最小的底噪值490uV，远远低于其他同行的几个同级别产品。SIGLENTSDS3000能取得如此辉煌的底噪对比战绩，与其使用的低噪声前端放大器和采样芯片有很大的关系。众所周知，SIGLENT是全球三大示波器品牌之一美国力科公司（LeCroy）的全球战略合作伙伴，LeCroy公司从2007年开始就与SIGELNT开始密切合作。SDS3000是SIGLENT和LeCroy联合研发三年而推出的重磅产品，双方在技术和专利方面都有很大的投入，其中包括SIGLENT的第二代SPO超级荧光示波器专利技术（25万帧/秒波形捕获率）， LeCroy的低噪声前端放大器和X-Stream智能操作平台等， LeCroy同时将该款前端放大器装配在其全球热销的12位ADC高分辨率示波器HDO4000上。此外，SDS3000采用全球芯片巨头TI提供的4GSa/s采样芯片，其特点是单个芯片实现4GSa/s，而非某些厂家采用的将两个通道的独立2GSa/s芯片在芯片外部进行叠加实现4GSa/s，SDS3000的单芯片4GSa/s是采样点精确可靠的重要保障。


SIGLENTSDS3000示波器简洁的智能操作体验、超低的垂直噪底给用户带来深刻的印象。国际一流供应商的品质保证，加上中国厂家的一贯成本优势，相信会掀起示波器领域的新一轮换机高潮。我们也相信深圳鼎阳科技会在不久的将来推出更多质量稳定可靠，并具备价格竞争力的经典产品。