引言

自從 20 世紀(jì) 80 年代中期第一代數(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(lái)討論一下挑選高分辨率示波器的6大要素。

1、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）

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、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。

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)程中打開了20MHz的帶寬限制。

3、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)法完全消除的。

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)，因此為了確保精確的信號(hào)測(cè)量結(jié)果，示波器必須具有很低的本底噪聲。