自從 20 世紀(jì) 80 年代中期首代數(shù)字存儲(chǔ)示波器問(wèn)世以來(lái)，8-bit的垂直分辨率就成為了示波器的標(biāo)準(zhǔn)配置。對(duì)此許多人抱怨過(guò)，為什么垂直分辨率不能更高一些？這主要是受限于當(dāng)時(shí)工藝技術(shù)水平。再往后，越來(lái)越多的廠商宣稱自家的示波器分辨率可達(dá)12-bit，與此同時(shí)，一些如“高清"、“高精度"、“高分辨"等詞匯也開(kāi)始頻繁用于宣傳推廣，用來(lái)表示比傳統(tǒng)的8-bit示波器的性能要有所提升。

       近年來(lái)，各大廠商也紛紛開(kāi)始重點(diǎn)推廣高分辨率示波器，這主要是為了迎合當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，比如電源行業(yè)，開(kāi)關(guān)頻率從幾十KHz，到幾百KHz，到現(xiàn)在甚至高達(dá)幾MHz，這對(duì)示波器的帶寬、采樣率、分辨率都提出了更高的要求。有這么多的品牌，這么多的型號(hào)可供選擇，用戶們?cè)撊绾翁暨x呢？這篇文章就來(lái)討論一下挑選高分辨率示波器的6大要素。

一、分辨率

開(kāi)啟高分辨率模式前

開(kāi)啟高分辨率模式后（增強(qiáng)位數(shù)4.0）

1、誤區(qū)：

     提到“分辨率"，有人會(huì)說(shuō)：“選12-bit不就行了？"

     實(shí)際上，我們要謹(jǐn)防買(mǎi)到“山寨版"的12-bit。大家可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)一個(gè)詞，叫做“高分辨率模式"，其原理是使用低通濾波器濾除ADC 數(shù)據(jù)中的量化噪聲和熱噪聲，提高信號(hào)的信噪比，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率，其本質(zhì)是犧牲帶寬來(lái)提升分辨率，因此這并不適合測(cè)試高頻信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)8-bit、10-bit的示波器在高分辨率模式下可達(dá)12-bit，而12-bit的示波器在高分辨率模式下可達(dá)15/16-bit，所以大家在挑選的時(shí)候需要仔細(xì)瀏覽數(shù)據(jù)手冊(cè)。

2、增強(qiáng)分辨率

      該模式下，示波器對(duì)采樣間隔內(nèi)的多個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行平均，可減少輸入信號(hào)上的隨機(jī)噪聲，有效提高垂直分辨率,從而在屏幕上顯示更加平滑的波形。此模式通常

用于數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采樣率高于采集存儲(chǔ)器的保存采樣率情況。

      高分辨率模式一般適用 于捕獲單沖信號(hào)和重復(fù)信號(hào),且不會(huì)影響波形的更新速率。該模式限制了示波器的實(shí)時(shí)帶寬，可用作有效的低通濾波器。

3、特別注意：

  “高分辨率"和“平均"使用的平均方式不同，前者為“點(diǎn)平均"，后者為“波形平均"。

二、有效位數(shù)ENOB

      雖然同為12-bit示波器，但是由于使用的硬件以及軟件處理技術(shù)不同，各高分辨率示波器之間的水平還是存在參差的，而有效位數(shù)則是一個(gè)重要的比較項(xiàng)。示波器的全部噪聲源和誤差源會(huì)降低有效位數(shù)，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化噪聲、熱噪聲、散粒噪聲以及放大器失真等，所以有效位數(shù)這個(gè)指標(biāo)通常要明顯低于其垂直分辨率。

      以下這張圖片其實(shí)是一個(gè)12-bit示波器的ENOB測(cè)試結(jié)果圖，可以看到大概在8.2-bit左右。一般來(lái)講，一個(gè)12-bit高分辨率的數(shù)字示波器的有效位數(shù)大概在7至9位。

特別留意：

      某些廠商可能會(huì)宣傳其12位高分辨率數(shù)字示波器的有效位數(shù)高達(dá)9以上，這也是可能存在的，但這多是由于在測(cè)試有效位數(shù)的過(guò)程中打開(kāi)了20MHz的帶寬限制。

三、本底噪聲

       本底噪聲， 主要來(lái)自于衰減器和前置放大器部分，這是任何電路和部件本身無(wú)法全部消除的。

       示波器在放大信號(hào)時(shí)，會(huì)把前端衰減器的本底噪聲一起進(jìn)行放大，并且ADC在采樣時(shí)也無(wú)法區(qū)分，也就是本底噪聲會(huì)被當(dāng)成為信號(hào)的一部分被我們?nèi)ミM(jìn)行測(cè)量與分析。而高分辨率示波器常被用來(lái)測(cè)試如腦電波、電源軌噪聲等微小信號(hào)，若噪聲過(guò)大會(huì)淹沒(méi)實(shí)際測(cè)試信號(hào)，因此為了確保精準(zhǔn)的信號(hào)測(cè)量結(jié)果，示波器必須具有很低的本底噪聲。

       舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，對(duì)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)眼圖進(jìn)行裕量測(cè)試時(shí)，眼高是必測(cè)參數(shù)之一，定義如下：

       A為示波器眼圖波形頂部的噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差或均方根值，B為眼圖波形底部的噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差或均方根值，噪聲的大小將影響眼高的大小，進(jìn)而影響裕量測(cè)試的結(jié)果。如果想自測(cè)本底噪聲也比較簡(jiǎn)單，通道不接任何信號(hào)，調(diào)節(jié)垂直檔位與水平時(shí)基（各大廠商對(duì)這兩個(gè)值的標(biāo)準(zhǔn)可能不太一樣），調(diào)整完成后打開(kāi)測(cè)量參數(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)差即可。

四、直流增益精度

       直流增益精度以及直流偏移精度，這兩個(gè)值都是用來(lái)描述示波器垂直方向上幅值測(cè)量值與理想情況的誤差范圍，因此會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

       鼎陽(yáng)的12-bit高分辨率示波器基本都是這個(gè)指標(biāo)，增益精度在垂直檔位小于4.95mV時(shí)為1.5%，大于5mV時(shí)為0.5%，也就是當(dāng)垂直檔位為1mv/div時(shí)，測(cè)量誤差MAX為0.012mV，垂直檔位為1V/div時(shí)，測(cè)量誤差MAX 僅0.004V， 基本可以忽略不計(jì)。

五、直流偏移精度

      偏移精度的計(jì)算公式如圖，影響值有垂直檔位大小與直流偏置的設(shè)定值，各家的計(jì)算方式可能不大相同，但是基本上大同小異。鼎陽(yáng)的示波器影響偏移精度大小的因素有垂直檔位大小及直流偏置的設(shè)定值。

六、通道隔離度

       通道隔離度，指任意兩通道間信號(hào)相互影響程度的程度。目前市面上大多數(shù)的臺(tái)式示波器都是通道不隔離的，也就是共地的，因此通道與通道之間必然就會(huì)存在串?dāng)_。通道隔離度在不同頻點(diǎn)上大小不一樣，數(shù)據(jù)手冊(cè)上一般標(biāo)的都是Z差值。在測(cè)量通道隔離度時(shí)需要用到一個(gè)公式：D=UIS/UIR

       其中D表示隔離度實(shí)測(cè)值，UIS表示干擾通道信號(hào)幅度有效值，UIR表示被干擾通道信號(hào)幅度有效值。

       在實(shí)際測(cè)量通道隔離度的時(shí)候，分為干擾通道與被干擾通道，干擾通道輸入信號(hào)，而被干擾通道不接任何信號(hào)，通道隔離度越大，意味著通道之間串?dāng)_越小，測(cè)試結(jié)果也就越精準(zhǔn)。

       這里還想介紹一個(gè)功能，為了增加測(cè)量準(zhǔn)確度，許多廠家都推出了一個(gè)功能，名字叫做ZOOM，可以解釋為波形放大。

       當(dāng)即使調(diào)小水平時(shí)基或垂直檔位后，波形仍然比較密集時(shí)，此時(shí)可以使用ZOOM功能繼續(xù)放大波形觀察細(xì)節(jié)，而且這時(shí)候再測(cè)得的結(jié)果會(huì)更準(zhǔn)確。不過(guò)雖然各大廠商都將這個(gè)功能取作ZOOM，但部分示波器僅能縮放水平方向，部分示波器則能縮放水平與垂直方向，比如鼎陽(yáng)的示波器。