什么是ENOB?ENOB是怎么测量的? - 示波器的有效位指标ENOB探讨

　　ENOB 是用一个固定幅度的正弦波信号进行扫频，在不同频率下对采集到的电压数据进行分析和评估。分析的方法可分为时域和频域的。时域的评估方法是把采集到的时域数据和一个据此的拟和出的理想波形相减，相减的结果就是噪声。噪声可能来自于示波器的前端，比如不同频率下相位的非线性和幅度变化，还有可能来自于ADC拼接造成的失真。频域的评估方法是对信号做FFT变换，然后把主信号功率和带宽内的其它噪声和失真功率相减。用时域和频域方法得到的结果是一样的。

　　如果您想进行ENOB测量，或者分析您的示波器厂商提供的ENOB指标，需要考虑以下因素。进行ENOB测量时使用的正弦波信号源的纯度会影响ENOB的结果。首先，信号源和配合使用的滤波器需要保证测量源的ENOB比被测示波器的ENOB要大。其次，ENOB的测量结果和被测信号是否充满示波器满量程有关，被测信号充满示波器屏幕满量程的75%和90%得到得ENOB的结果是不一样的。任何有效bit的的比较或测量都需要考虑被测信号的频率和幅度的影响。

　　ENOB能说明什么?

　　ENOB 可以用来衡量示波器ADC的质量。如果示波器的ENOB指标好，它的时间误差、频率杂散(通常由拼接误差引起)都比较小，同时宽带噪声也比较低。如果您的应用主要和正弦波相关，ENOB是进行示波器选择的很有用的指标。

　　ENOB不能说明什么?

　　尽管ENOB是测量ADC和前端好坏的一个方法，但是它忽略了其它几个属性。ENOB没有考虑偏置误差、相位不一致以及频响失真等。图2显示了一个输入信号在两台不同的示波器上的测量结果。两台示波器的ENOB是相同的，但示波器1显示的波形更加接近真实的输入信号，而示波器2显示的波形就失真比较大。

　　图2 尽管ENOB提供了一种评估示波器的基本方法，它并没有考虑到幅相平坦度的影响。

　　图中示波器1和2有相同ENOB,但示波器2有偏置误差和相位失真，因此不能真实还原输入信号。

　　ENOB没有考虑到示波器可能引入的偏置误差，两台有相同ENOB的示波器有可能显示的波形形状完全一样但是绝对电压偏置不一样。对于这一点，测量示波器在不同偏置下的底噪声或者评估直流增益指标可以提供更好的评价方法。

　　理想情况下所有示波器都具有平坦的相位和频响曲线以及相同的滚降方式，但事实上一般在示波器厂商的指标手册里都找不到相位和频响曲线，同样ENOB也没有考虑频响平坦度或相位的不一致性。事实上，不同示波器型号的频响和相位不一致性是不一样的。比如用两台同样标称6GHz带宽的示波器测量2.1GHz的正弦波时可能会得到不同的波形。一台示波器可能频响曲线滚降比较慢并且只进行很小的相位修正，另一台示波器的频响曲线则可能在滚降前在6GHz以上有一个峰并使用了大量相位校正算法。示波器有更高的ENOB并不是示波器能够真实重现输入信号的必要条件。

　　怎样增加我示波器的ENOB?

　　明显的答案是先购买一个有更高ENOB的示波器。如果被问到，示波器厂商可能会提供每个示波器型号的ENOB值。很多高带宽示波器都提供有用户可选的带宽限制滤波器，打开滤波器可以限制示波器的带宽，这样可以抑制交织误差和噪声等高频分量，从而获得更高的ENOB.除此以外，示波器还可以对重复性的或低频信号使用平均或高分辨率的采集模式以减少宽带噪声。综合使用这些模式可以有效进行更高精度测量。

　　ENOB对于选择示波器有多重要?

　　这主要取决于您在测量什么，以及ENOB是否会影响到您的测量结果。ENOB曲线应该和底噪声一起考虑。高速串行的数字信号有固定的数据速率，因此在特定频率点会有谐波成分，这些谐波成分有可能通过测量系统而不会受低有效bit的影响。对于这些应用，示波器的底噪声可以更好衡量测量精度。如果您的被测信号主要是基本的正弦波，如一些军事应用中那样，ENOB可能是一个很好的标准。

　　您可以向示波器厂商咨询感兴趣的某型号示波器的ENOB,但重要的是要知道ENOB是一个随频率变化的值，您应该知道所选设备在带宽内所有频率点的ENOB值。