你所不知道的事——底噪关乎生产力

很多朋友都有购买耳机的经验，当我们穿梭在琳琅满目的电子市场中，各种造型和价位的耳机让我们无所适从，有的耳机要价千元以上，而有的却只卖几元钱，差价 令人咋舌。为何同样是耳机，售价却如此悬殊呢？除了品牌含金量之外，决定性的因素当然是产品的质量。一般的用户对于耳机质量最直观的感觉，就是音质清晰程 度。好的耳机给用户带来美妙的音符，差的耳机声音干涩沙哑，或伴随刺耳的电流声。

从电子专业的角度分析，差的耳机被解读为信噪比太 低。信噪比（SNR，signal-to-noise ratio）是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。某款耳机的信噪比为80dB，即输出信号功率是噪音功率的10^8倍，输出信号 标准差则是噪音标准差的10^4倍。耳机信噪比数值越高，噪音越小，产品竞争力越强，售价自然也就越高。

不仅耳机存在信噪比的问题，电子测试设备同样很关注信噪比，就如示波器，其本底噪声（简称底噪）就是一个非常关键的参数。作为标准测试设备，如果示波器自身的底噪比较大，那么就很难衡量出被测信号的真实情况。我们都理解科学技术是第一生产力，那么底噪作为示波器技术的重要参数，其好坏当然也是关乎示波器的生产力了！

当今的电子通讯行业，芯片运行速率越来越高、功耗越来越低。高速IC的供电通常为1.3V、1.5V等很小的数量级，电源纹波/噪 声通常要求是小于+/-5%，有的甚至要求+/-2%；很多高速信号幅度仅有几百毫伏，这些都对示波器提出了很高的要求。SIGLENT（鼎阳科技）携手 世界三大示波器品牌之一美国力科（Lecroy）联合研发的SDS3000系列智能示波器，不仅具有高达1GHz带宽、4GSa/s采样率，触摸屏、鼠标 和键盘操作等优点，且以其超低的底噪，在电源纹波和小信号测试方面占有得天独厚的优势。

图一 SDS3000 WinCE智能平台示波器

示波器的本底噪声，与仪器使用的器件、硬件设计、信号处理等各方面都有关系。此外，我们去测试对比仪器噪声的时候，还要注意影响噪音测试结果的因素很多，比如带宽、采样率、通道垂直分辨率、水平时基和通道耦合方式等。总体来说，业界对此的共识如下：

● 带宽越高，噪声越大，因为带宽越高采集到的信号谐波分量越丰富。

● 采样率越大，噪声越大，因为采样越精细，所看到的信号细节越多。

● 通道垂直分辨率越高，噪声越大，即垂直格度越细，噪声显示越大。

● 水平时基分辨率越低，噪声越大，即时基格度越粗，噪声显示越大。

● 对地耦合方式下噪音最小，因为外界信号和电磁环境干扰被隔离；如果要比较真实的仪器噪音，建议DC耦合，此时全带宽开启，所有示波器处于真实的测试环境中。

以下是SIGLENT SDS3054示波器的底噪测试图：测试条件为500M带宽、1mV/div垂直分辨率、500ns/div时基、4GSa/s采样率，对示波器底噪峰峰值（Pk-Pk）进行大样本数的测量统计分析，最终得到的平均底噪仅为490uV。

图二 SIGLENT SDS3054底噪值仅为490uV

下面我们再来对比业界几款较常见同级别示波器的底噪测试结果，分别是T公司的MDO3014、A公司的DSOX3014A和R公司的DS4014。 由于各款仪器的带宽、采样率等指标都略有不同，我们这里的比较尽量选择相近的设置条件，但对SIGLENT SDS3054我们采用的测试条件是最严苛的。

很多朋友都有购买耳机的经验，当我们穿梭在琳琅满目的电子市场中，各种造型和价位的耳机让我们无所适从，有的耳机要价千元以上，而有的却只卖几元钱，差价 令人咋舌。为何同样是耳机，售价却如此悬殊呢？除了品牌含金量之外，决定性的因素当然是产品的质量。一般的用户对于耳机质量最直观的感觉，就是音质清晰程 度。好的耳机给用户带来美妙的音符，差的耳机声音干涩沙哑，或伴随刺耳的电流声。

从电子专业的角度分析，差的耳机被解读为信噪比太 低。信噪比（SNR，signal-to-noise ratio）是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。某款耳机的信噪比为80dB，即输出信号功率是噪音功率的10^8倍，输出信号 标准差则是噪音标准差的10^4倍。耳机信噪比数值越高，噪音越小，产品竞争力越强，售价自然也就越高。

不仅耳机存在信噪比的问题，电子测试设备同样很关注信噪比，就如示波器，其本底噪声（简称底噪）就是一个非常关键的参数。作为标准测试设备，如果示波器自身的底噪比较大，那么就很难衡量出被测信号的真实情况。我们都理解科学技术是第一生产力，那么底噪作为示波器技术的重要参数，其好坏当然也是关乎示波器的生产力了