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1、當前示波器的垂直分辨率是多少？

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無論我們手中的示波器是100MHz帶寬，還是1GHz高速信號分析儀的能力是帶寬的主要區(qū)別。高帶寬和高采樣率有助于分析高頻模擬信號或越來越快的數字信號。除了用更高的帶寬和更大的采樣率在水平時間軸上分析測試信號外，如何在垂直范圍內分析測量信號？答案是垂直分辨率，即ADC位數。我們研究了市場上最常用的500，保有量很大MHz以下表：

從上述統(tǒng)計數據可以看出，最常見的8bit垂直增益精度集中在垂直分辨率下±垂直檔位越小，精度越差，測試小信號的誤差越大。

2.我們通常選擇示波器來測試電壓信號或電流信號。測量高壓信號或電流信號時，需要外部高壓差分探頭或電流探頭。高壓差分探頭和電流探頭的一般精度為±1%左右，示波器和探頭的累積誤差會更大。下圖是示波器測量電源的典型場景。

3.示波器通常用于測量顯示電壓或電流變化趨勢，即收集和顯示不可見信號。這本身就是人們開發(fā)示波器的初衷，但現在我們都把示波器作為一種綜合性儀器，既想要波形，又想要精確的測量，還想要高端的分析功能。所以原來的8bit垂直分辨率有點難。

4.為什么制造商不提高垂直分辨率？眾所周知，目前使用的主流示波器是數字示波器，即量化前端處理的模擬信號采樣。現代示波器的采樣率每秒只有幾個G點，每個點都經過ADC采樣產生大量數據，示波器需要特殊的高速緩存和處理器來處理大量數據，ADC在單位時間內收集更多的點，同時量化更多的位數，它給處理能力帶來了巨大的挑戰(zhàn)。由于近年來信號速度越來越快，各品牌儀器制造商優(yōu)先開發(fā)帶寬和采樣點，導致8bitADC延續(xù)多年。現在很多新的應用都遇到了瓶頸。

在示波應用中遇到的精度測試挑戰(zhàn)是什么？

在覆蓋更多應用場景的同時，示波器也對示波器本身的測量精度提出了更大的挑戰(zhàn)。目前，新一代信息技術、人工智能、物聯(lián)網、工業(yè)物聯(lián)網、智能家居等行業(yè)應用了更多的芯片、傳感器和電源能耗場景。例如，為了降低功耗，提高處理速度，芯片還需要一個更準確的電源系統(tǒng)來降低電壓、電流和功耗，這些準確的小信號需要準確的電壓、電流和功率測量。3%的傳統(tǒng)示波器DC垂直精度將不再滿足要求。

物聯(lián)網時代需要布置更多的傳感器、電池供電、更低的能耗和大量的分布式覆蓋。這些應用場景需要分析原始8的電壓和電流信號bitMegaChips代理ADC示波器的應用是短缺的，所以現在示波器制造商已經轉向開發(fā)更高分辨率的示波器。

以下是目前更具前瞻性的示波器制造商推出的500M帶寬高分辨率示波器：

可以看出，更高的垂直分辨率帶來更高的測量精度可以達到0.5%，因此示波器的測量可以進行更準確的電壓、電流和功率測量，這符合應用場景的發(fā)展趨勢和要求。

高分辨率示波器能給用戶帶來什么？

除了更大的屏幕和更多的分析測量功能外，美國品牌泰克近兩年推出的新4系和新5系的另一個主要升級是垂直分辨率的提高，都提高到了12bit。與普通8相比-bit示波器256級量化等級，12級-bit示波器可達4096級，是普通示波器的16倍，量化誤差較小。國產示波器的龍頭品牌鼎陽也是高分辨率的新產品，垂直分辨率位數也提高到了12bit。下圖直觀地展示了高分辨率帶來的測量意義和價值。

四、總結

事物的發(fā)展規(guī)律是一個螺旋上升的過程，示波器的發(fā)展也是如此。一方面，我們應該提高水平時間軸上的采樣率來分析更快的信號，但同時，我們不能忽視快速變化信號是小信號的必然要求。在國家雙碳政策的背景下，更先進的技術必然需要更準確、更高效的測試儀器。我相信分辨率更高的示波器可以幫助更準確的能量控制。