Каков уровень шума, как показано на моем осциллографе?

Есть хитрость, позволяющая оценить амплитуду шума вашего дисплея, если у вас есть двухканальный осциллограф. Во-первых, отключите любой спусковой механизм.
Примените один и тот же шумовой сигнал к обоим каналам, чтобы вы увидели что-то вроде этого:
[ Теперь сдвиньте одну трассу ближе к другой. По мере их приближения темное пространство между двумя дорожками становится ярче, но вы все еще видите два «пика» яркости (один вверху и один внизу). Подойдя еще ближе, темное пространство между двумя следами становится ярче. В какой-то момент яркость между двумя трассами кажется постоянной (извините за грубое редактирование):
Теперь удалите шум из обоих каналов и измерьте смещение двух каналов. Это грубая оценка среднеквадратичного шума. Вероятно, это лучшая оценка, чем «на глазок» одна трасса.
Поскольку шум, который вы видите, имеет «яркость», соответствующую гауссовскому распределению, яркость одной трассы имеет такой профиль:

кумулятивное распределение шума, связанное со среднеквадратичным значением

Как вы говорите, пик не очень хорошо определен для шума. Вот почему операционный усилитель, все, что действительно определяет шум, измеряет его как среднеквадратичное значение.

Посмотрите нормальное распределение, например, википедию. Когда люди хотят знать, как ведут себя шумовые пики, они обычно строят интегральную функцию распределения. Это даст такие цифры, как (они по памяти будут неверны в деталях, но правильны в «ощущении») шум на 6 дБ выше среднеквадратичного значения в 1% времени и на 11 дБ выше среднеквадратичного значения в течение 0,000001 времени для основного распределения Гаусса.

размах шума сигнала в 8 раз больше, чем среднеквадратичное (RMS) значение шума.

Однако, судя по повышенной яркости, это не гауссовский из-за вашего метода измерения.

4 дел. x 0,5 В/дел. пик. или$2V_{pp}$приравнивается к$0.25 V_{rms}$или$105dB\mu V$на 20 МГц или$56\mu V/\sqrt Hz$или$35dB\mu V/\sqrt Hz$

Более вероятно, что из-за асимметричных пиков и совпадения внешней и внутренней огибающих случайный pp-шум представляет собой только белую часть примерно на 70% от 4 делений или ниже на 3 дБ сверху или$32dB\mu V/\sqrt Hz$... (окончательный ответ :)

Вот примерный способ получить уровень шума на аналоговом осциллографе:

Используйте режим двойной трассировки и поместите тот же шумовой сигнал на вторую трассу с теми же настройками. Измените смещение между двумя шумовыми сигналами так, чтобы две яркие полосы едва соприкасались, но между полосами шума больше не было видимого более темного промежутка. Затем отсоедините датчики и наблюдайте за смещением между двумя каналами. Это смещение является «уровнем шума». Этот метод хорош для относительных измерений, но он не откалиброван.

Полоса пропускания шума осциллографа — это полная полоса пропускания осциллографа, например около 20 МГц в вашем осциллографе. Это сумма шумов, суммированных по всему частотному диапазону прицела. Это не измерение «точечного шума», как в спецификациях на операционные усилители.

Высококачественный осциллограф имеет маркер шума и может измерять среднеквадратичное значение и размах шума.

Анализатор спектра может измерять уровень шума на заданной частоте. Вы можете настроить полосу пропускания приемника в анализаторе. Когда полоса пропускания анализатора уменьшается в 10 раз, уровень шума падает на 10 дБ. Экстраполяция этого измерения на 1 дБ представляет собой уровень шума «на корень герца». Получить уровень шума из этого измерения немного сложно из-за различных поправочных коэффициентов. Хорошие анализаторы спектра имеют «маркер шума», который обеспечивает автоматическое считывание уровня шума на заданной частоте.

Компания Keysight располагает гораздо большим объемом сведений об измерении шума, чем вы когда-либо хотели знать . Большая часть информации относится к измерению очень низких уровней шума. Математику работы маркера шума анализатора спектра см. в разделе часто задаваемых вопросов Как функция маркера шума работает на моем анализаторе спектра?

Хорошая книга, объясняющая эти измерения, — Spectrum and Network Measurements .