3458A统计功能在基准噪音测试中的设置应用

thy888

    3458A的优异性能在LYMEX老师的文章多有介绍了。这里说说3458A在基准测试工作的应用，3458A的存储运算功能非常强大，具有多种条件触发功能，由于其菜单过于复杂，说明繁琐冗长，真弄明白的用户并不多，更谈不上灵活运用自己的测试工作中。如果熟练使用其菜单的命令，你不得不叹服，当年设计人员的思路和逻辑的缜密。国人不知道还要多少年才能有如此的产品出现，横空出世25-26年了，还无后来者企及。   3458A在基准测试中，我运用3458A比较多的，还是对基准的极低频噪音进行测试，基准的噪音一般最受关注的是0.1---10Hz的频段峰峰值，我这里说的频率主要是在1Hz以下的噪音测试，对1Hz以上的噪音测试相对容易些，我用专用AC精密放大器进行测量。1Hz以下的噪音测试，传统方法也是用放大器进行，这种放大器制作有专门文献介绍，DIY的也有，比较难以实现，成本也高。
   3458A在噪音测试中，使用的命令主要有N RDGS，MATH和RMATH命令。
   N RDGS就是采样样本数设置，N代表样本数，这个可以有条件触发，每触发一次，设定的样本数采集完成后自动停止。这个命令在前面板有对应按键，操作容易。
   MATH就是运算功能，其下有23项对应的运算功能，这些运算功能可以与触发条件组合使用，衍生出许多强大的应用。我们要使用的统计运算功能STAT，对应的数字码是14.
  RMATH命令是与MATH命令对应的功能，是读出MATH命令执行后结果的，也可以单独嵌入一些运算因子。一共有15项，我们关注的有NSAMP采样的样本数，一般对应于N RDGS的设置数，也有中途人为干预，数量少于设置的，可以通过这个NSAMP查看，对应的数字代码是6.
  MIN/MAX,采样样本的最小值和最大值，对应的代码分别为3和5.最大值和最小值，差值就是VPP

  SDEV,标准方差，对应代码12.

  上面介绍的MATH、RMATH都没有对应的按键，必须在菜单和子菜单中才有，使用起来非常不方便。3458A的工程师，设置了一些快速便捷的命令存储器，可以记忆保存这些命令，就是类似一些仪器的SETUP保存的用户设置。下面介绍如何保存设置上述命令快捷存储器中，便于调出使用。
   按前面板的蓝色键SHIFT→数字键盘的小数点.键出现DEFKEY菜单→数字键0（这个数字可以根据需要选0-9，对应的快捷功能就可以用这个数字快速调出）→按 ， 号键→按AUTO ZERO(L)→出现LEVEL命令菜单→按上下方向键调出MATH菜单→输入数字14，代表统计功能STAT→ENTER键，统计功能就存储于数字0（f0)对应的数字中。以后使用统计功能，就可以直接按蓝色SHIFT键，数字0，然后enter，调出统计功能。
    同样的办法，把REMATH的子菜单中的NSAMP,MIN,MAX,SDEV分别设置于数字4,5,6,7中。
   运算功能就这样可以使用了，这里设置的实时运算功能，也可以设置已经记忆数的运算功能，我们不使用，有兴趣的可以看3458A的手册。
    实时运算到多久呢，到底采了多少数了，已经满足需要了，这里并不知道，因此，我们要嵌入条件触发功能，比如设置400个样本，对这400个样本进行统计。
    首先设置N RDGS,比较简单，就在前面板对应的按键调出N RDGS菜单，然后数字键盘输入需要的样本数，如400，然后按ENTER即可。
    触发条件的设置，这里使用 TRIG SGL.按前面板TRIG键出现触发菜单，按上下方向键，调出TRIG SGL子菜单。这就是单次触发命令，与N RDGS可以组合成条件触发，触发一次，到满足N RDGS的采样数后，就停止触发。这个TRIG SGL使用也不方便，为了快捷，也可以按上面的介绍存储于数字键中，比如1.
   根据前面的介绍，我们已经把N RDGS设置为400，统计功能在快捷键数字0中，单次触发在数字键1中，统计结果NSAMP,MIN,MAX,SDEV分别设置于数字4,5,6,7中。可以快速调出使用。
  要采样到1HZ以下的噪音，周期1秒。根据奈奎斯定律，一个周期内至少要3-5个样本数，也就是说表的采样速度要到达每秒5个读数采样，3458A设置5NPLC刚好有6-7个读数的样子，正好合适。问题来了，这个速度下的本底噪音如果太大，就不适合噪音测试，一般原则小于被测量值的三分之一以下。3458A基本刚好满足。如果设置10NPLC，表的本底噪音低，但是就只能采样0.5Hz内的噪音了。
  噪音的测量时间长短，一些文献介绍是150秒，也有10多分钟的，根据我的测试，实际上150秒足够了。3458A设置5NPLC时，相当于800个采样数，设置10NPLC时，相当于400个读数的样子，完成采样时间长度在162秒左右。
   完成上述的设置后，就可以进行采集了，按蓝色键SHIFT→数字键1 →enter启动TRIG SIG触发功能，按蓝色键SHIFT→数字键0 →ENTER启动统计功能，再次按蓝色键SHIFT→数字键1 →enter启动TRIG SIG触发功能，数据开始采集，SMPL采样字符闪烁，采集完N RDGS后就自动停止。
  回读NSAMP,按蓝色键SHIFT→数字键4 →ENTER,显示采集的样本数，格式是科学计数格式
   回读MIN,按蓝色键SHIFT→数字键5→ENTER,显示采集的样本数中的最小值，单位是V
   回读MAX,按蓝色键SHIFT→数字键6 →ENTER,显示采集的样本数中的最大值，单位是V
   回读STDV,按蓝色键SHIFT→数字键7 →ENTER,显示采集的样本数中的标准方差，单位是V
   噪音放大后在示波器上看到的是随机的，具有密度的一个幅度不同的带，用万用表积分的方式，应该是积分时间内所有幅度噪音的累积，只要采样时间相对于噪音的周期足够短，应该可以反映噪音的大小。
   欢迎大家参与讨论，谢谢关注！

zhikai_wu

学习了

xinjihua

学习了

deall8668

thanks trhankss

xuplastic

这样的设计思路貌似从3456A就开始了，3457A中发展完善，3458A走向巅峰

他的数学功能确实很难掌握，一方面是本身功能强大，需要学习，所有操作类似于计算机指令，而不是傻瓜式的功能按键

另一方面也是因为面向专业人士，用户界面限于小小一片VFD也不可能做得很好，新推出的34461A大幅度增强了用户界面，彩色大屏+操作系统，不知道实际用起来怎么样

zw1235

好文,学习

xuanmic

3458a是我的目标，努力挣钱中，谢谢唐老师分享的经验！

水手07

学习了，谢谢。

chenyuha

版主你好！我按这方法设置了，为啥只有采样数和方差啊？最大和最小值都是0，手动进入菜单可读到平均值。这是为啥？哪错了？望版主给予指教。