Современная электроника №5/2026

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 28 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2026 что снижает значение эффективного количества бит. Следовательно, для некоторого образца АЦП исчерпыва­ ющей характеристикой в части раз­ рядности будет являться зависимость ENOB ( f ), построенная для значений f вплоть до частоты Найквиста. В табл. 1 приведено обобщённое сопоставление идеального и реального АЦП. Типовое значение разности N – ENOB составляет 1…2,5 бит. Напри­ мер, 12битный АЦП может иметь ENOB = 10,5. Это означает, что, хотя выходная разрядность АЦП и равна 12 битам, достижимое отношение SNR соответствует идеальному АЦП с раз­ рядностью 10,5 бит. В качестве ключе­ вых факторов снижения ENOB следу­ ет рассматривать дифференциальную нелинейность и отклонение ХП от иде­ альной линейной характеристики. Для осциллографов существуют и другие причины снижения качества отображения сигналов, связанные с их преобразованием в трактах, предше­ ствующих АЦП (рис. 3). Входные сиг­ налы осциллографа лишь при опреде­ лённом коэффициенте вертикальной развёртки (КВР) соответствуют шкале оцифровки используемого АЦП, поэ­ тому после вспомогательных цепей, обеспечивающих выбор режима про­ пускания постоянного или переменно­ го напряжения, установлен перестра­ иваемый усилитель с переменным коэффициентом усиления, который масштабирует входной сигнал для оптимального использования дина­ мического диапазона АЦП осцилло­ графа. Далее установлен сглаживаю­ щий фильтр низких частот, служащий для ограничения полосы пропускания и, соответственно, интегральной мощ­ ности шума. Он может включаться или отключаться через меню управ­ ления прибором и, как правило, име­ ет частоту среза не выше 10…20 МГц, что позволяет снизить уровень ото­ бражаемого шума. Все перечислен­ ные компоненты вносят дополнитель­ ные искажения во входные сигналы. Усилитель характеризуется собствен­ ной нелинейностью, имеет частотно­ зависимый коэффициент усиления и нелинейную фазовую характеристи­ ку – свои для каждого значения КВР. Влияние аналогового фильтра менее критично, но он также обладает неидеальной частотной характеристи­ кой. К перечисленным узлам осцил­ лографических каналов предъявляют­ ся требования по минимизации таких искажений на уровне, достаточном для сохранения заданной амплитуд­ ной погрешности. Любые виды цифровой фильтрации, реализуемые в осциллографах в рам­ ках вторичной обработки для выделе­ ния из выходного сигнала отдельных составляющих спектра, выполняют­ ся на основе оцифрованного сигнала, который уже включает перечислен­ ные выше искажения. Их примене­ ние способно несколько повышать ENOB , в первую очередь, для сигналов с узкой занимаемой полосой. Одна­ ко такие фильтры, как правило, име­ ют настройки, не охватывающие весь диапазон рабочих частот осциллографа изза ограниченной вычислительной производительности аппаратной плат­ формы. Следовательно, значение ENOB нужно определять при отключённой цифровой фильтрации, даже если она имеется у прибора конкретной серии. Как следует из изложенного, для использования осциллографов при решении практических задач, критич­ ных к реальному отношению сигнал/ шум, значительную ценность пред­ ставляют методы экспериментально­ го определения значений ENOB , кото­ рые рассматриваются ниже. Рис. 5. Измерительная установка для проверки качества сигнала генератора: а) схема; б) фотография Рис. 6. Измерительная установка для оценки ENOB: а) схема; б) фотография, используется осциллограф VESNA OVA3-405; в) фотография, используется осциллограф VESNA OVS3-405; г) фотография, используется осциллограф VESNA OVU2-403 a) a) б) б) в) г)