資料介紹
傳統(tǒng)的最優(yōu)化方法采用精密放大器電路和越來越快的測量器件,這些仍然是必需的,但是要想在最短的時(shí)間內(nèi)完成最優(yōu)的測量是不夠的。建立時(shí)間和信號噪聲之間的反比關(guān)系取決于驅(qū)動待測器件(DUT)電路的有效噪聲帶寬。DUT和測量儀器決定了這個(gè)系統(tǒng),從而把建立時(shí)間和寬帶噪聲不可分割地聯(lián)系在一起。
如果該電路帶寬為零,那么其噪聲也應(yīng)為零,我們僅僅用一個(gè)樣本就能進(jìn)行測量。遺憾的是,這樣的電路就永遠(yuǎn)不能達(dá)到穩(wěn)定,那么我們也會得到100%的DC誤差。因此過窄的帶寬會造成很長的測量時(shí)間。
如果該電路的帶寬為無限大,那么建立時(shí)間就應(yīng)為零。遺憾的是,寬帶噪聲也為無限大,我們永遠(yuǎn)無法獲得足夠精度的測量。因此,快速放大器實(shí)際上會加快測量高分辨率電壓所需的時(shí)間。
允許測量誤差
對于給定的寬帶噪聲和有效噪聲帶寬,允許測量誤差決定了所需的樣本數(shù)量?;镜慕y(tǒng)計(jì)給出對給定總噪聲平均達(dá)到98%置信度所需的樣本數(shù)量。平均值的這種變化表示對單個(gè)DC電壓測量的可重復(fù)性。
其它考慮
進(jìn)行高分辨率測量的問題相當(dāng)多,這里的討論絕對沒有涵蓋全部。下面的幾點(diǎn)考慮在解決總體問題時(shí)很重要:
測量設(shè)備的建立時(shí)間:如果測量電路中的某個(gè)元件存在建立時(shí)間問題,那么會把它加至總測量時(shí)間上。轉(zhuǎn)換速率的限制是一個(gè)很常見的原因。所以任何時(shí)候都要采用小信號建立時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。介質(zhì)吸收會造成特別不利的影響,所以要謹(jǐn)慎地選擇濾波器電容。
設(shè)置目標(biāo):設(shè)置目標(biāo)很容易設(shè)置為很小的值,例如0.0001%,結(jié)果會顯著增加測量時(shí)間。因?yàn)樵O(shè)置目標(biāo)會對階躍電壓起作用,所以當(dāng)階躍電壓為測量動態(tài)范圍的分?jǐn)?shù)倍時(shí),應(yīng)采用較大的目標(biāo)值。針對不同的測量過程單獨(dú)地設(shè)定帶寬是有必要的。
設(shè)置誤差電壓:上述原則同樣也適用于設(shè)置允許誤差電壓。通常會對所有的測量設(shè)置太小值。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,如果采用1.6的Student T檢驗(yàn),在測量中所見的偏差應(yīng)該在所需要時(shí)間誤差的98%以內(nèi)。
基準(zhǔn)電壓源:基準(zhǔn)電壓源可能會引入噪聲,包括寬帶噪聲和1/f噪聲。在DAC情況下,噪聲可能依賴于具體的數(shù)碼。
測量帶寬噪聲:采用一種高質(zhì)量的頻譜分析儀直接測量電路的寬帶噪聲。對于典型的電路中給定的多個(gè)噪聲源,在紙上進(jìn)行精確的計(jì)算是很冗長乏味的,而且很容易出錯(cuò)。
測量精度和分辨率:假設(shè)測量設(shè)備的精度和分辨率比實(shí)際測量中的允許誤差小得多。一般地,測試工程操作要求測量設(shè)備的分辨率要比允許誤差高一個(gè)數(shù)量級。
放大器:在信號鏈路中采用低噪聲的運(yùn)算放大器。保證低電阻值是一種很好的思想,但是也不能太低以至于引起放大器的電流驅(qū)動和散熱等問題。
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