在英語中，我們經常使用“comparing apples to apples”來表示我們在類似事物之間進行公平比較。另一方面，如果用“comparing apples to oranges”，那么我們的意思相反。

有時，盡管我們盡了最大的努力，但我們的實驗室測量結果可能會產生“apples to bruised apples”的影響。在本月的帖子中，我將在“TheCase of the Discrepant Scope Measurements”中提供一個相對常見的例子。

最初的案例

幾年前，我正在支持振蕩器客戶，我們遇到了相關問題，即他的測量與我的相比。與規格和部件的典型性能相比，他的周期抖動測量值沒有任何意義。

我知道我們要用類似的板，電纜，終端，測試設備，并至少嘗試相同的測量。我們甚至有非常相似的示波器。當我讓他向我發送波形圖時，我開始懷疑他的設備是否有些不對勁。答對了！他的波形是我的波形的一小部分，我知道這很可能是差異的根源。

示例實驗室測量

為了說明這個問題，我采用了標準的2.5V LVDS100 MHz輸出時鐘，并使用高質量的1 GHz DSO或數字存儲示波器進行測量，該示波器支持測量統計（更高帶寬的示波器1GHz就足夠了。）我將每次測量約10K次，僅改變垂直刻度，并將下面的關鍵結果制成表格。請注意，我以降低的垂直刻度記錄下面的測量值。垂直刻度越小，顯示的波形越大。

最值得注意的觀察是所有測量的標準差隨垂直標度而降低。垂直刻度越小，顯示的波形越大，測量越準確。

彼之噪音，我之信號

我對周期抖動特別感興趣，周期抖動是周期測量的標準差。如果我們從表格值繪制周期抖動與垂直標度，我們得到以下線性圖。

測量的周期抖動與采樣的比例似乎是線性的。此外，在較小的值處沒有偏轉，這表明我們沒有接近測量“floor”。

在討論測量結果的原因之前，讓我們簡要回顧每個比例選擇的屏幕上限以及我們為什么要使用它們。

250mV/div選項

這是三個實例中最小的顯示波形選項。在嘗試同時測量多個波形時，例如在比較相對時鐘偏差時，您會遇到這種類型的縮放。周期測量的標準差，即周期抖動，為7.5ps。

100mV/div選項

這是最常見的選擇，因為它是測量單個波形時特定示波器的默認或自動比例選擇。周期抖動下降了一半以上至3.2ps。非常適合瀏覽，但事實證明，仍然不是最佳選擇。

55mV/div選項

最終選擇最大化了示波器上顯示的波形，而沒有削波。周期抖動降至約2 ps。

關于不同范圍測量的解釋

我故意不在這些測量中進行任何采樣或時間尺度變化，以便將該方面作為變量消除。唯一的變化是垂直縮放會影響電壓噪聲。電壓噪聲通過轉換速率轉換為定時噪聲，即增量電壓與增量時間之比，如下面的圖所示。藍色高斯曲線旨在表示關于決策閾值的正常噪聲分布。

DSO是一個數字示波器，在信號鏈的前端有一個采樣ADC。因此，電壓噪聲將歸因于DUT和DSO的ADC量化噪聲。該特定示波器的ADC標稱值為8位。（實際的ENOB或有效位數可能較低，但原理相同。）

8位ADC具有256個唯一代碼或量化級別。因此，我們可以如下比較標稱量化級別。隨著我們減少垂直縮放，量化噪聲顯著減少。

ADC的8位用于示波器的整個垂直顯示，因此任何更少的位都會使用更少的位并導致更多的量化噪聲。這反過來產生更多的時間不確定性。正是出于這個原因，示波器制造商經常建議用戶最大化屏幕上的波形，以進行最準確的測量。這樣做是最保守的方法。