引言

自從 20 世紀 80 年代中期第一代數字存儲示波器問世以來，8-bit的垂直分辨率就成為了示波器的標準配置。對此許多人抱怨過，為什么垂直分辨率不能更高一些？這主要是受限于當時工藝技術水平。

再往后，越來越多的廠商宣稱自家的示波器分辨率可達12-bit，與此同時，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推廣高分辨率示波器，這主要是為了迎合當前的發展趨勢，比如電源行業，開關頻率從幾十KHz，到幾百KHz，到現在甚至高達幾MHz，這對示波器的帶寬、采樣率、分辨率都提出了更高的要求。

有這么多的品牌，這么多的型號可供選擇，用戶們該如何挑選呢？這篇文章就來討論一下挑選高分辨率示波器的6大要素。

1、分辨率

開啟高分辨率模式前

開啟高分辨率模式后（增強位數4.0）

提到“分辨率”，有人會說：“選12-bit不就行了？”

實際上，我們要謹防買到“山寨版”的12-bit。

大家可能聽說過一個詞，叫做“高分辨率模式”，其原理是使用低通濾波器濾除ADC 數據中的量化噪聲和熱噪聲，提高信號的信噪比，從而實現高分辨率，其本質是犧牲帶寬來提升分辨率，因此這并不適合測試高頻信號。

一般來說8-bit、10-bit的示波器在高分辨率模式下可達12-bit，而12-bit的示波器在高分辨率模式下可達15/16-bit，所以大家在挑選的時候需要仔細瀏覽數據手冊。

2、有效位數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，而有效位數則是一個重要的比較項。

示波器的全部噪聲源和誤差源會降低有效位數，包括模數轉換器的量化噪聲、熱噪聲、散粒噪聲以及放大器失真等，所以有效位數這個指標通常要明顯低于其垂直分辨率。

以下這張圖片其實是一個12-bit示波器的ENOB測試結果圖，可以看到大概在8.2-bit左右。一般來講，一個12-bit高分辨率的數字示波器的有效位數大概在7至9位。

某些廠商可能會宣傳其12位高分辨率數字示波器的有效位數高達9以上，這也是可能存在的，但這多是由于在測試有效位數的過程中打開了20MHz的帶寬限制。

3、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完全消除的。

示波器在放大信號時，會把前端衰減器的本底噪聲一起進行放大，并且ADC在采樣時也無法區分，也就是本底噪聲會被當成為信號的一部分被我們去進行測量與分析。

而高分辨率示波器常被用來測試如腦電波、電源軌噪聲等微小信號，若噪聲過大會淹沒實際測試信號，因此為了確保精確的信號測量結果，示波器必須具有很低的本底噪聲。

舉個簡單的例子，對數字信號的實時眼圖進行裕量測試時，眼高是必測參數之一，定義如下：

A為示波器眼圖波形頂部的噪聲標準偏差或均方根值，B為眼圖波形底部的噪聲標準偏差或均方根值，噪聲的大小將影響眼高的大小，進而影響裕量測試的結果。

如果想自測本底噪聲也比較簡單，通道不接任何信號，調節垂直檔位與水平時基（各大廠商對這兩個值的標準可能不太一樣），調整完成后打開測量參數中的標準差即可。

4、直流增益精度

直流增益精度以及直流偏移精度，這兩個值都是用來描述示波器垂直方向上幅值測量值與理想情況的誤差范圍，因此會影響到測量結果的準確度。

鼎陽的12-bit高分辨率示波器基本都是這個指標，增益精度在垂直檔位小于4.95mV時為1.5%，大于5mV時為0.5%，也就是當垂直檔位為1mv/div時，測量誤差最大為0.012mV，垂直檔位為1V/div時，測量誤差最大僅0.004V， 基本可以忽略不計。

5、直流偏移精度

偏移精度的計算公式如圖，影響值有垂直檔位大小與直流偏置的設定值，各家的計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定值。

6、通道隔離度

通道隔離度，指任意兩通道間信號相互影響程度的程度。目前市面上大多數的臺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存在串擾。

通道隔離度在不同頻點上大小不一樣，數據手冊上一般標的都是最差值。在測量通道隔離度時需要用到一個公式：

D=UIS/UIR

其中D表示隔離度實測值，UIS表示干擾通道信號幅度有效值，UIR表示被干擾通道信號幅度有效值。

在實際測量通道隔離度的時候，分為干擾通道與被干擾通道，干擾通道輸入信號，而被干擾通道不接任何信號，通道隔離度越大，意味著通道之間串擾越小，測試結果也就越精準。

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

當即使調小水平時基或垂直檔位后，波形仍然比較密集時，此時可以使用ZOOM功能繼續放大波形觀察細節，而且這時候再測得的結果會更準確。

不過雖然各大廠商都將這個功能取作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。

如何在數據手冊尋找以上6要素

最后的最后，夾帶一點私貨，來找找鼎陽的這些要素在數據手冊的哪里。

先來到官網，選擇示波器型號，選擇SDS3000X HD，點擊手冊下載，滑動來到參數規格部分。

可以看到增強分辨率顯示最多可以增強4-bit，垂直分辨率為12-bit，也就是最多可以到達16-bit，有效位數ENOB為8.3~8.6-bit，本底噪聲在全帶寬下為125uV，也可以看到直流增益精度和偏移精度。

通道隔離度需要再往下滑，可以看到帶寬不同，隔離度大小也不同。

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