Promedio del osciloscopio y límite cuántico estándar

Sí para ruido aleatorio Vrms continúa reduciéndose en N para muestras sqrt N

• la SNR está limitada por la deriva, el ruido periódico y la precisión de la medida

otro

• Sin embargo, si la medición es una frecuencia que es casi tan estable (SNR alta) como el reloj en el contador que la mide, entonces se debe agregar algo de ruido de fase para obtener una lectura precisa. Luego, el ruido se puede definir por desviación estándar o pp o Hz / rt (Hz)
  • Esto también se puede hacer agregando un poco de voltaje de CA con un umbral de activación fijo.
  • con sqrt (N) más muestras, obtienes N-veces mejor resolución y estabilidad en el resultado, igual que en DC.
  • Este ejemplo de excepción de CA se debe a efectos síncronos relacionados armónicamente sin jitter.

Recuerde que los promedios están siendo calculados por un procesador digital utilizando aritmética binaria. En algún momento, la precisión y resolución del promedio estarán limitadas por la resolución del formato de número y la precisión de los algoritmos de promediación. Los algoritmos que calculan la media de un conjunto muy grande de valores se convierten en problemas numéricos porque el valor medio puede ser muy, muy pequeño en comparación con la suma de unas pocas muestras muy grandes.

Su pregunta sugiere que está promediando un conjunto de valores extremadamente grande. Me sorprendería que cualquier osciloscopio comercial, que realiza estos cálculos en tiempo real, se acerque a la precisión incluso de una buena computadora de escritorio.

Hay un par de barreras que encontrarás en el camino que tienen implicaciones prácticas considerablemente mayores.

• 1 / f ruido. Los puntos de polarización del amplificador del osciloscopio, los osciladores y la referencia de voltaje del ADC asumen condiciones de CC. Básicamente, estás haciendo una integral infinita de esos valores de CC, 1 / f el ruido es teóricamente infinito en CC.
• cuantización ADC. Independientemente de la precisión de las matemáticas y del osciloscopio ADC, la ganancia de sqrt (N) en el ruido RMS solo se aplica al ruido que no está correlacionado con la señal, una vez que su ganancia de sqrt (N) reduzca su ruido a un nivel por debajo de un solo paso de ADC , tu señal y tu ruido se vuelven iguales. Estos se correlacionan cada vez más a medida que progresas.

Curiosamente, la forma de evitar este problema de correlación es agregar magnitudes cada vez mayores de ruido aleatorio a la señal. Así que el límite fundamental terminará siendo el rango dinámico del ADC. Cuál es el compromiso alcanzado por los conversores sigma delta, ya que utilizan un ADC de 1 bit.