Pomiar współczynnika ENOB (Effective Number of Bits) na przykładzie cyfrowych oscyloskopów firmy ROHDE & SCHWARZ

Częstotliwość próbkowania R&S RTO została ustawiona na 10 miliardów próbek na sekundę (bez decymacji i interpolacji), oferując rozdzielczość 100 ps. Długość przeprowadzonej rejestracji odpowiada 10.000 próbkom, aby zebrać odpowiednią ilość danych potrzebną do dokładnych pomiarów.

Jedną z bardzo przydatnych funkcji R&S RTO jest możliwość zdalnego sterowania za pomocą skryptów programu Matlab. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie wysokiego stopnia automatyzacji pomiaru. W tym przykładzie współczynnik ENOB będzie mierzony dla 95% maksymalnej amplitudy, przy różnych częstotliwościach. Dokładny poziom na wyjściu R&S SMA100A zależy od częstotliwości wyjściowej. Ponadto regulowany filtr dolnoprzepustowy wprowadza pewne tętnienia, a oscyloskop R&S RTO ma własną charakterystykę częstotliwościową. Wykorzystanie zdalnego sterowania skryptem Matlaba pozwala dostosować amplitudę sygnału wyjściowego do 95% wartości maksymalnej dla każdej mierzonej częstotliwości.

Wyniki

Jeśli nie napisano inaczej, wszystkie rezultaty otrzymano przy użyciu oscylatora OCXO do synchronizacji R&S RTO za pomocą układu R&S SMA 100A.

Rys. 5. R&S RTO1024 – pomiar ENOB dla 95% pełnego zakresu przy rozdzielczości 500 mV i 50 mV na działkę

Rys. 6. R&S RTO1024 – Pomiar ENOB dla 95% pełnego zakresu i rozdzielczości 50 mV na działkę, przy użyciu oraz bez opcji R&S OCXO

Rys. 7. R&S RTO1024 dla 50 mV/div przy różnych wartościach pełnego zakresu

Na rysunku 7 i 8 przedstawiono wyniki pomiarów ENOB dla różnych zakresów maksymalnych. Zgodnie z oczekiwaniami, wyniki obliczone zgodnie ze wzorem z rysunku 7 dają lepszą wartość ENOB dla mniejszych amplitud wejściowych. Dzieje się tak, gdyż mniejsze amplitudy wprowadzają mniej nieliniowości do systemu.

Rys. 8. Wartości ENOB* przy rozdzielczości 50 mV/div dla różnych zakresów maksymalnych. Wartość ENOB* nie jest związana z różnicą w amplitudzie wejściowej i zależy wyłącznie od stosunku SINAD.

Pomiary dla R&S RTO1012 przeprowadzono dla zakresu 95% amplitudy maksymalnej bez wykorzystania R&S OCXO. Oscyloskop R&S RTO1012 posiada pasmo 1 GHz i dwa kanały wejściowe.

Rys. 9. Wartości ENOB otrzymane dla oscyloskopu R&S RTO1012 (pasmo 1 GHz, 2 kanały)