不知道怎么选高分辨率示波器？看懂这五个要素就行

不知道怎么选高分辨率示波器？看懂这五个要素就行

示波器是电子工程师常用的测量工具，随着技术的发展，高分辨率示波器已成为市场主流。那么，如何在众多品牌和型号中挑选合适的高分辨率示波器呢？本文将从五个关键要素为您详细解析。

自从20世纪末第一台真正意义上的数字通用示波器问世以来，8-bit的垂直分辨率就成为了示波器的标准配置。 对此许多人抱怨过，为什么垂直分辨率不能更高一些?
这主要是受限于当时工艺技术水平，再往后越来越多的厂商宣称自家的示波器分辨率可达12-bit，与此同时，一些如“高清”“高精度”“高分辨”等词汇也开始频繁用于宣传推广，用来表示比传统的8-bit示波器的性能要有所提升。
近年来，各大厂商也纷纷开始重点推广高分辨率示波器，这主要是为了迎合当前的发展趋势，比如电源行业，开关频率从几十kHz，到几百KHz，到现在甚至高达几MHz，这对示波器的带宽、采样率、分辨率都提出了更高的要求。

一、分辨率

我们要谨防买到“山寨版”的12-bit。大家可能听说过一个词，叫做高分辨率模式，其原理是使用低通滤波器滤除ADC数据中的量化噪声和热噪声，提高信号的信噪比，从而实现高分辨率，其实呀，它的本质是通过牺牲带宽来提升分辨率，这就不适合用来测试高频信号了。一般来说8-bit、10-bit的示波器在高分辨率模式下可达12-bit，而一个12-bit的示波器在高分辨率模式下可达15/16-bit，所以大家在挑选的时候需要仔细浏览数据手册。

二、有效位数

或者叫ENOB（effective number of bits），同为12-bit示波器，但是由于使用的硬件以及软件处理技术不同，各高分辨率示波器之间的水平还是存在参差的，而有效位数则是一个重要的比较项，示波器的全部噪声源和误差源会降低这个有效位数，包括模数转换器的量化噪声、热噪声、散粒噪声以及放大器失真等，所以有效位数这个指标通常要明显低于其垂直分辨率。
一般来讲，一个12-bit数字示波器的有效位数大概在7至9位。那么某些厂商可能会宣传其12-bit高分辨率数字示波器的有效位数能够高达9以上，这也是可能存在的，但这多是由于在测试有效位数的过程中打开了20MHz的带宽限制。

三、本底噪声

它主要来自于衰减器和前置放大器部分，这是任何电路和部件本身无法完全消除的，示波器在放大信号时，会把前端衰减器的本底噪声一起进行放大，并且ADC在进行采样时也无法区分，也就是本底噪声会被当成为信号的一部分被我们去进行测量与分析，而高分辨率示波器常被用来测试如脑电波、电源轨噪声等微小信号，若噪声过大会淹没实际测试信号，因此为了确保精确的信号测量结果，示波器必须具有很低的本底噪声。
举个简单的例子，对数字信号的实时眼图进行裕量测试时，眼高是必测参数之一，定义如下：

• A为示波器眼图波形顶部的噪声标准差或均方根值
• B为眼图波形底部的噪声标准差或均方根值，噪声的大小将影响眼高的大小，进而影响裕量测试的结果。
  如果想要自测本底噪声也比较简单，通道不接任何信号，调节垂直档位与水平时基，各大厂商对这两个值的标准可能不一样，调整完成之后打开测量参数中的标准差即可。

四、直流增益精度以及直流偏移精度

这两个值都是用来描述示波器垂直方向上幅值测量值与理想情况的误差范围，因此会影响到测量结果的准确度，为了更好地理解，我们来看看数据手册是怎么写的。

五、通道隔离度

指任意两通道间信号相互影响的程度。基本上市面上的台式示波器都是通道不隔离的，也就是共地的，因此通道与通道之间必然就会存在串扰。
通道隔离度在不同频点上大小不一样，数据手册一般标的都是最差值，在测量通道隔离度时需要用到一个公式，

D代表隔离度实测值

UIS代表干扰通道信号幅度有效值

UIR代表被干扰通道信号幅度有效值
如果要转化为dB形式，可通过20log(UIS/UIR)计算得出。通道隔离度越大，意味着通道之间串扰越小，测试结果也就越精准。

Zoom功能

为了增加测量准确度，许多厂家都推出了一个功能，名字叫做Zoom，可以解释为波形缩放，当即使调小水平时基波形仍然比较密集时，可以使用Zoom功能继续放大波形观察细节，而且这时候再测得的结果会更准确，不过虽然各大厂商都将这个功能取作Zoom，但部分示波器仅能缩放水平方向，部分示波器则能缩放水平兼垂直方向，比如鼎阳的示波器。