自從 20 世紀(jì) 80 年代中期首代數(shù)字存儲(chǔ)示波器問世以來，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，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"等詞匯也開始頻繁用于宣傳推廣，用來表示比傳統(tǒng)的8-bit示波器的性能要有所提升。

       近年來，各大廠商也紛紛開始重點(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？這篇文章就來討論一下挑選高分辨率示波器的6大要素。

一、分辨率

開啟高分辨率模式前

開啟高分辨率模式后（增強(qiáng)位數(shù)4.0）

1、誤區(qū)：

     提到“分辨率"，有人會(huì)說：“選12-bit不就行了？"

     實(shí)際上，我們要謹(jǐn)防買到“山寨版"的12-bit。大家可能聽說過一個(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)是犧牲帶寬來提升分辨率，因此這并不適合測(cè)試高頻信號(hào)。一般來說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)的過程中打開了20MHz的帶寬限制。

三、本底噪聲

       本底噪聲， 主要來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測(cè)試如腦電波、電源軌噪聲等微小信號(hào)，若噪聲過大會(huì)淹沒實(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，比如鼎陽的示波器。