摘要：平時我們都關(guān)注示波器的三大核心指標：帶寬,、采樣率、存儲深度,，但是除了三大技術(shù)指標，還有底噪、非線性度、偏置誤差等，上述指標決定了能否實現(xiàn)更精確的測量,，那究竟這些指標的高低由誰來決定呢？

       當選用示波器進行測量時,，除了關(guān)注核心指標,，示波器測試系統(tǒng)的質(zhì)量也是極為重要的，底噪,、非線性度,、偏置誤差等決定了是否可以進行更好的測量，而這些指標主要由示波器的ADC性能決定,，這就要引入一個概念：等效位數(shù)（ENOB,，effective number of bits）。

1. ENOB是什么

       ENOB（等效位數(shù)）是一個極為綜合的指標,，在一定程度上涵蓋了數(shù)字示波器的多種誤差,，例如偏置誤差、增益誤差,、非線性度,、噪聲等等。

       在介紹ENOB之前,，先介紹下SINAD,，即為信號-噪聲及失真比，SINAD=S/(N+D),，其中S是信號功率,、N是噪聲功率、D是失真功率,，也就是說,，SINAD與信號功率呈正比，與噪聲及失真功率呈反比,，所以提高SINAD的方法有：降低噪聲,、提高信號的純度（減小信號的畸變）。

       ENOB=（SINAD-1.76dB）/6.02,，其中1.76為理想ADC的量化噪聲,，6.02為將log2轉(zhuǎn)化為log10的系數(shù)比。很明顯,，SINAD越大,，ENOB越大,，而提升SINAD的方法就是重點關(guān)注與測試精度有關(guān)的電路,。

       在數(shù)字示波器的架構(gòu)中,，與測試精度有關(guān)的電路有：前端采集電路、ADC采樣電路,。被測信號經(jīng)前端采集電路進行調(diào)理后傳輸給ADC進行采樣,。其中前端采集電路及ADC采樣電路對ENOB有較大影響，實際工作時,，偏置誤差,， 非線性誤差，增益誤差,，隨機噪聲,，甚至還有 ADC 交織引起的噪聲都會增大ENOB。

2. ENOB說明了什么

       ENOB是衡量ADC性能的標尺,，若示波器ENOB指標好,，那么偏置誤差、增益誤差,、非線性度等都較小,，同時帶寬噪聲也較低。如果主要被測信號是正弦波信號,，那么ENOB就需要重點關(guān)注,。

       通常示波器都由前端電路衰減器、放大器等信號調(diào)理電路,、ADC采樣電路組成,，在設計的時候，會在前端采用各種射頻技術(shù),，各種頻率響應方式,，實現(xiàn)最好的頻響平坦度，以便ADC采樣時失真最小,，增大ENOB指標,。

3. 如何判斷ENOB的大小

3.1 1.底噪

       示波器在不同垂直檔位及偏置下的底噪大小是評估示波器測量質(zhì)量的一個重要依據(jù)，通過觀測底噪大小,，可以判斷前端采集電路和ADC采樣電路設計的優(yōu)劣,，因為示波器的底噪會增加額外的抖動并較小設計裕量，對測試結(jié)果造成較大的影響,。

       一般情況下,，帶寬越大、底噪越大,，因為高頻噪聲會進入示波器內(nèi),，最直接評估示波器底噪的方法便是輸入通道不接入任何信號，測量在不同量程和偏置下的電壓有效值。

下圖為ZDS2022底噪實測圖,。

圖1 底噪實測圖

3.2 2.信噪比

       除此之外,，對標準正弦波進行FFT變換，通過觀測信噪比（SNR）的大小也是評判ENOB的常用方法,。下圖為對正弦波信號進行FFT變換,，頻譜圖的左上角顯示的參數(shù)中有SNR（SNR與SINAD呈正相關(guān)），通過觀測SNR的大小也可對ENOB進行評估,。

圖2 觀察FFT變換后的SNR大小

4. ENOB對于選擇示波器有多重要?

       這主要取決于被測信號的類型以及對于測試結(jié)果準確性的要求,。ENOB曲線應該和底噪聲一起考慮。

       ENOB 對于測試小信號,，尤其是高速數(shù)字接口或頻域信號分析,，直接影響動態(tài)范圍，可見 ENOB是很重要的一個系統(tǒng)指標,。尤其當被測信號主要為正弦波,，如一些軍事應用中那樣，ENOB可能是一個很好的標準,。

5. 總結(jié)

       ENOB是衡量示波器調(diào)理電路,、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)性能的綜合指標，ENOB越大,，示波器數(shù)據(jù)采樣的精度就越高,，示波器底噪、產(chǎn)生的各類誤差越小,。

       下表為ZDS2022與同行其他廠家底噪對比表,，通過對比表我們不難發(fā)現(xiàn)，在相同參數(shù)情況下,，ZDS2022的底噪更小,，可以實現(xiàn)更為準確的測量！

表1 示波器底噪對比表