模擬示波器測量系統(tǒng)信噪比（SNR）的核心是通過信號幅度的直接觀測與噪聲幅度的量化分析來實現(xiàn)。以下是具體步驟和方法：

一、信噪比（SNR）的基本概念

• 定義：
  SNR = 信號功率 / 噪聲功率 ≈ (信號幅度峰峰值)2 / (噪聲幅度均方根值)2
  （功率與幅度的平方成正比）

• 測量目標：
  獲取信號的有效幅度（如峰峰值）和噪聲的均方根值（RMS）。

二、測量步驟

1. 信號幅度測量

• 方法：
  • 使用示波器的光標或自動測量功能，直接讀取信號的峰峰值（Vpp）。
  • 若信號為正弦波，可進一步計算有效值（Vrms）：
    $V_{\text{rms}}=\frac{V_{\text{pp}}}{2\sqrt{2}}$。
• 注意事項：
  • 確保示波器帶寬足夠覆蓋信號頻率，避免高頻分量衰減導致幅度測量偏低。
  • 調整垂直靈敏度，使信號波形占據(jù)屏幕的1/3~2/3，以減少量化誤差。

2. 噪聲幅度測量

• 方法一：直接觀測法
  • 關閉信號源（僅保留噪聲），測量噪聲的峰峰值（Vpp_noise）。
  • 計算噪聲RMS值：
    $V_{\text{rms,noise}}=\frac{V_{\text{pp,noise}}}{2\sqrt{2}?k}$
    （$k$為噪聲峰峰值與RMS值的轉換系數(shù)，通常取6.6~7，具體取決于噪聲分布）。
• 方法二：統(tǒng)計平均法
  • 開啟信號源，但調整示波器為余輝模式或長時間平均模式，使噪聲波形疊加顯示。
  • 測量疊加后的噪聲峰峰值，再轉換為RMS值。
• 注意事項：
  • 噪聲測量需在無信號輸入或信號穩(wěn)定后進行，避免信號與噪聲疊加導致誤差。
  • 若噪聲較小，可多次測量取平均值，或使用示波器的噪聲統(tǒng)計功能（如標準差測量）。

3. 計算信噪比

• 公式：
  $\text{SNR (dB)}=20?{\log }_{10}\left(\frac{V_{\text{rms,signal}}}{V_{\text{rms,noise}}}\right)$

• 示例：
  若信號幅度為2 Vpp（對應Vrms=0.707 V），噪聲幅度為20 mVpp（對應Vrms=1.41 mV），則：
  $\text{SNR}=20?{\log }_{10}\left(\frac{0.707}{0.00141}\right)\approx 57\text{dB}$。

三、提高測量精度的技巧

1. 帶寬匹配：
   確保示波器帶寬≥信號帶寬的3~5倍，避免高頻噪聲被濾除。

2. 輸入阻抗選擇：
   選擇合適的輸入阻抗（如50 Ω或1 MΩ），以匹配信號源特性。

3. 接地與屏蔽：
   使用短而粗的接地線，減少地環(huán)路噪聲；必要時使用屏蔽線或探頭屏蔽罩。

4. 平均功能：
   開啟示波器的平均模式（如16次平均），可降低隨機噪聲影響。

5. 分辨率帶寬（RBW）：
   若使用頻譜分析功能，需選擇合適的RBW，通常RBW越小，噪聲測量越準確，但測量時間越長。

四、模擬示波器的局限性

• 動態(tài)范圍有限：
  模擬示波器的垂直靈敏度通常為mV/div到V/div，難以直接測量微弱噪聲。

• 無法直接顯示RMS值：
  需手動計算噪聲RMS值，或通過外部工具（如數(shù)字萬用表）輔助測量。

• 建議：
  對于高精度SNR測量，建議使用數(shù)字示波器，其內置噪聲統(tǒng)計功能和FFT分析可簡化測量過程。

五、總結

模擬示波器測量SNR的關鍵在于：

1. 準確測量信號和噪聲的幅度；
2. 合理選擇示波器設置（帶寬、靈敏度、平均模式）；
3. 通過公式計算SNR。

盡管模擬示波器存在局限性，但通過上述方法仍可獲得可靠的SNR測量結果。