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　　一、当前示波器的垂直分辨率是什么样的？

　　1、无论我们手中的示波器是100MHz带宽，还是1GHz带宽，带来的主要差异是对高速信号分析仪的能力。有高带宽、高采样率可以帮助一些分析高频的模拟信号，也可以分析越来越快的数字信号。而示波器除了在水平时间轴上用更高带宽与更大采样率分析测试信号外，在垂直幅度上怎么分析测量信号的呢?答案是垂直分辨率，也就是ADC位数。我们调研了市场最常用的也是保有量非常大的500MHz带宽的品牌示波器的垂直分辨率，如下表：

　　由上述统计数据可以看出，在最常见的8bit垂直分辨率下，垂直增益精度集中在±3%以内，一般是垂直档位越小，精度越差，测试小信号的误差也越大。

　　2、我们一般选用示波器来测试电压信号或者电流信号，在测高压信号或者电流信号时需要外接高压差分探头或者电流探头，高压差分探头和电流探头的一般精度为±1%左右，示波器与探头配合使用累计误差将更加大。下图是一个示波器进行电源测试测量的典型场景。

　　3、示波器一般是用来测量显示电压或者电流变化趋势的，也就是把不可见的信号采集并显示出来，这本身也就是人们研发示波器的初衷，但是我们现在都将示波器做为一个综合仪器来用，既想要波形，也想要精准的测量，也要高端的分析功能。那么原有的这8bit的垂直分辨率就有些吃力了。

　　4、那为何各厂商不把垂直分辨率做高呢？我们都知道现在在用的主流示波器是数字示波器，也就是把前端经过处理的模拟信号采样量化，现代示波器的采样率随便就有几个G点每秒，而每个点经过ADC采样产生大量数据，示波器就要专门的高速缓存及处理器处理这样海量的数据，ADC既要单位时间内采集更多的点，又要同一个时刻进行更多位数的量化，就带来了处理能力的巨大挑战，由于近些年来信号的速度是越来越快，各个品牌仪器厂商就都优先考虑带宽与采样点数来开发示波器，遂造成了8bitADC延续多年。现在诸多新的应用中就遇到了瓶颈。

　　二、示波应用中遇到的精度测试挑战是？

　　示波器覆盖更多的应用场景的同时也对示波器测量精度本身提出了更多的挑战。当前新一代信息技术、人工智能、物联网、工业物联网、智能家居等行业，应用更多的芯片、更多的传感器、更多的电源能耗场景。比如芯片为了降低功耗并提高处理速度，就要降低电压、降低电流、减少功耗，也需要更加精准温度的电源系统，而这些精准的小信号就需要精准的电压、电流与功率测量。传统的示波器的3%的DC垂直精度将不再满足要求。

　　物联网时代需要布置更多的传感器，需要电池供电，也是更多的低能耗，大量的分布式覆盖。这些应用场景都需要分析更小的电压与电流信号，原有的8bitADC示波器应用起来就捉襟见肘了，所以现在示波器厂商就转过头开发更多高分辨率的示波器。

　　如下为当前更具前瞻力示波器厂商推出的500M带宽的高分辨率示波器：

　　可以看出更高垂直分辨率带来了更高的测量精度可以达到0.5%,那么示波器的测量就可以进行更精准的电压、电流与功率测量，这是符合应用场景发展趋势与要求的。

　　三、高分辨率示波器可以给用户带来什么？

　　美国品牌泰克近两年推出的新4系及新5系除了更大的屏幕、更多的分析测量功能，还有一个主要的升级就是垂直分辨率的提升，都提升到了12bit。相比于普通的8-bit示波器256级量化等级，12-bit示波器可达到4096级，是普通示波器的16倍，具备更小的量化误差。国产示波器的领军品牌鼎阳在高分辨上也是新品不断，垂直分辨率位数同样是提高到了12bit。高分辨率带来的测量意义与价值下图有一个很直观的展现。

　　四、总结

　　事物的发展规律是一个螺旋式上升的过程，示波器的发展也同样如此，我们一方面要提高水平时间轴上的采样率去分析更快速的信号，但同时我们也决不能忽视快速变化信号是小信号必然要求。在国家“”双碳”政策的大背景下，更加先进的技术必然需要更加精准高效的测试测量仪器，相信更高分辨率的示波器可以为更精准的能量控制助力。

关键词： 示波器