隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，低功耗器件的大量應(yīng)用以及更加嚴(yán)苛的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)約束，對儀器測試的精度越來越關(guān)注，開始不滿足于市面上示波器幅度測試的分辨率和精度了。那么影響示波器測試精度的五大因素是什么呢?

　　示波器模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC位數(shù)

　　為提高測試精度最理想的方式是提高示波器ADC位數(shù)，但是因?yàn)锳DC采樣率和垂直分辨率性能的互相制約，目前市面上常見的示波器是采用8bit ADC。我們換個(gè)角度來看，理論上用滿其垂直的動(dòng)態(tài)范圍，分辨率就是垂直量程/ 256(2^8)，如果采用12bit ADC的示波器其分辨率為垂直量程/4096(2^12)。顯而易見，高比特的ADC可以在測試精度上帶來非常大的提升。

　　現(xiàn)在工程師面臨著很多小信號測試的挑戰(zhàn)，如果您是電源設(shè)計(jì)的工程師，紋波測試非常重要，過去紋波電壓從幾十到一百多mV到目前只有十幾mV，甚至很多筆記本和手機(jī)上小到幾個(gè)mV的微小紋波測試。這就對測試用的示波器的分辨率提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，泰克全新一代示波器其硬件12bit ADC輕松解決微小信號的測試問題。

　　還有就是疊加在一個(gè)大的信號上的小信號測試。為測試到完整的信號，需要選擇一個(gè)較大的量程，但是又要保證能測試到微小信號變化，如何能準(zhǔn)確測試呢?歸根結(jié)底還是考驗(yàn)示波器垂直分辨率的指標(biāo)，請參考下圖就非常清晰顯示了其測試效果的對比。↘↘↘

不同位數(shù)ADC示波器測試小信號對比

　　示波器前端放大器

　　示波器信號接入第一部分就是前端放大器，它非常重要。前端放大器是專為微小信號測試而設(shè)計(jì)的，可以使測試設(shè)備有更廣泛的應(yīng)用。但是前端放大器在放大有用信號的同時(shí)也將噪聲放大，理想的情況是選用噪聲系數(shù)較小的前置放大器。示波器可檢測的最小信號也主要取決于前置放大器的噪聲。

　　在泰克全新一代示波器提升了前端放大器的硬件性能，本底噪聲降低30%，從而提升了小信號的測試精度。具體的請參考下圖：

泰克新MDO3系示波器和傳統(tǒng)示波器本底噪聲對比

　　示波器采集模式

　　在泰克示波器中，“采集模式”一詞指波形數(shù)據(jù)的原始表示，通常是8位分辨率。所有后續(xù)處理操作( 顯示、自動(dòng)測量、光標(biāo)、數(shù)學(xué)和應(yīng)用) 都基于采集模式定義的信號數(shù)據(jù)表示。大多數(shù)示波器中默認(rèn)的采集模式是采樣模式。這是最簡單的采集模式，在這種模式下，普通示波器以選擇的采樣率(直到最大采樣率)用8位量值表示波形上的每個(gè)點(diǎn)。

　　在測量低壓小信號時(shí)，有兩種采集模式非常重要，具體視波形的可重復(fù)性而定，因?yàn)樗鼈兛梢杂脕砀纳茰y量分辨率：平均模式和HiRes 模式，下面詳細(xì)介紹了這兩種模式。

　�、� 平均模式。平均模式是示波器采集系統(tǒng)中基本降噪的信號處理技術(shù)之一。通過使用兩次或兩次以上采集的數(shù)據(jù)，對采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)采用逐點(diǎn)平均的方法，形成輸出波形。平均模式改善了信噪比，降低了與觸發(fā)無關(guān)的噪聲，提高了垂直分辨率，可以更簡便地觀察重復(fù)信號。

　�、� 高分辨率模式。

　　HiRes模式，它計(jì)算并顯示每個(gè)采樣間隔中所有順序樣點(diǎn)值的平均值。這種模式提供了一種方法，用過采樣獲得與波形有關(guān)的進(jìn)一步信息。在HiRes模式下，通過獲得進(jìn)一步水平采樣信息，可以提供更高的垂直分辨率，降低帶寬和噪聲。HiRes處理在定制硬件中完成，以最大限度地提高速度。HiRes模式較平均模式的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢，是即使單次采集也可以使用HiRes模式。

應(yīng)優(yōu)化所有采集階段，以實(shí)現(xiàn)最佳分辨率和噪聲性能

　　示波器的采樣率

　　對于當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)調(diào)試來說，混合信號已經(jīng)非常普遍，最近幾年數(shù)字信號的速度越來越快，工程師對數(shù)字信號處理能力要求越來越高，很多工程師糾結(jié)是不是購買專用的邏輯分析儀來進(jìn)行高速數(shù)字信號處理。這里有個(gè)問題，市面上很多的示波器都名字為混合信號示波器MSO, 為什么不能用這類儀器來數(shù)字信號處理呢?

　　我們來確認(rèn)下這個(gè)問題，當(dāng)前市面上的MSO確實(shí)有數(shù)字信號處理能力，可以選配16路數(shù)字信號采集，也具有一定的分析功能，但是仔細(xì)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)其數(shù)字信號采樣能力有很大的限制。一般一臺(tái)示波器如果模擬通道的采樣率可以做到5GS/s，而其數(shù)字通道的采樣率只有200MS/s，市面上最高數(shù)字采樣率到500MS/s。大家都知道采樣率對信號還原，尤其對偶發(fā)異常信號捕獲的重要性，所以就目前的市面的MSO系列混合信號示波器來說，會(huì)對測試的結(jié)果存在疑慮。

不同采樣速率對數(shù)字信號細(xì)節(jié)還原對比

　　由上圖可以看出，對于現(xiàn)在越來越快的數(shù)字信號調(diào)試，需要更高的采樣速率捕獲數(shù)字信號細(xì)節(jié)，如果采樣率不夠就如圖5所示會(huì)丟失信號的細(xì)節(jié)，甚至還會(huì)顯示完全錯(cuò)誤的信息。