【導讀】在(zai)工(gong)程(cheng)領(ling)域(yu)，精(jing)度(du)是(shi)核(he)心(xin)要(yao)素(su)。無(wu)論(lun)是(shi)對(dui)先(xian)進(jin)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)執(zhi)行(xing)質(zhi)量(liang)和(he)性(xing)能(neng)檢(jian)測(ce)，還(hai)是(shi)對(dui)複(fu)雜(za)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)調(tiao)試(shi)，測(ce)量(liang)精(jing)度(du)的(de)高(gao)低(di)都(dou)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)到(dao)項(xiang)目(mu)的(de)成(cheng)功(gong)與(yu)否(fou)。這(zhe)時(shi)，示(shi)波(bo)器(qi)中(zhong)的(de)垂(chui)直(zhi)精(jing)度(du)概(gai)念(nian)就(jiu)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)，它(ta)衡(heng)量(liang)的(de)是(shi)電(dian)壓(ya)與(yu)實(shi)際(ji)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)之(zhi)間(jian)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)。而(er)要(yao)實(shi)現(xian)高(gao)垂(chui)直(zhi)精(jing)度(du)，關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)兩(liang)個(ge)因(yin)素(su)：一是模數轉換器 (ADC) 的位數，二是示波器的本底噪聲。

在(zai)工(gong)程(cheng)領(ling)域(yu)，精(jing)度(du)是(shi)核(he)心(xin)要(yao)素(su)。無(wu)論(lun)是(shi)對(dui)先(xian)進(jin)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)執(zhi)行(xing)質(zhi)量(liang)和(he)性(xing)能(neng)檢(jian)測(ce)

，還(hai)是(shi)對(dui)複(fu)雜(za)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)調(tiao)試(shi)
，測(ce)量(liang)精(jing)度(du)的(de)高(gao)低(di)都(dou)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)到(dao)項(xiang)目(mu)的(de)成(cheng)功(gong)與(yu)否(fou)。這(zhe)時(shi)，示(shi)波(bo)器(qi)中(zhong)的(de)垂(chui)直(zhi)精(jing)度(du)概(gai)念(nian)就(jiu)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)，它(ta)衡(heng)量(liang)的(de)是(shi)電(dian)壓(ya)與(yu)實(shi)際(ji)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)之(zhi)間(jian)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)。而(er)要(yao)實(shi)現(xian)高(gao)垂(chui)直(zhi)精(jing)度(du)，關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)兩(liang)個(ge)因(yin)素(su)：一是模數轉換器 (ADC) 的位數
，二是示波器的本底噪聲。

ADC 位數的作用

示波器的橫軸代表時間基準，通常以s/div來表示，而縱軸則表示電壓，以V/divweidanwei。chuizhijingduguanhushiboqisuoxianshidexinhaodianyadejingquechengdu
，zheduiyuzhiguandixianshidianxinhaodeboxinghetezhengyijishixianjingquedeceliangdouzhiguanzhongyao。jianeryanzhi，shiboqipingmushangduqudedianyazhiyushijixinhaodianyayuejiejin，jiuyiweizheqichuizhijingduyuegao。

為了獲得最佳的讀數結果，工程師們需要依賴那些擁有最高ADC 位數以及最低本底噪聲的示波器。更高的 ADC weishuketigonggenggaodechuizhifenbianlv

，congershidexinhaodexianshixiaoguogengweijingque。erjiaodidebendizaosheng，zenengzuidaxiandudijiangdishiboqiduixinhaochanshengdeganrao。zhezhongzuhekequebaoshiboqinenggouzhunquedibuzhuohexianshixinhaodexijie，jiangkenengyingxiangceliangjieguoderenheshizhenhuozaoshengjiangzhizuidi。

詳細來說，一個具有8 位 ADC 的示波器
，能夠將模擬輸入信號編碼為 256 個不同的等級（28=256）。每當ADC的位數增加一位


，代表其可以轉換成的信號等級數量就增加一倍。因此，9 位ADC的轉換精度是 512 個信號等級（29 = 512），10 位ADC的轉換精度則是 1,024 個信號等級（210 = 1,024），依此類推。

配備 14 位 ADC 的示波器，可將模擬輸入信號編碼為 16,384 個等級（214 = 16,384）。這一分辨率是常規 12 位 ADC 示波器的 4 倍，更是 8 位 ADC 示波器的 64 倍。得益於這種超高的分辨率，示波器能夠捕捉到信號中更精細的細節信息，進而提供更準確的波形顯示。

當這一原理在設定為每格100 mV垂直刻度、且擁有8個垂直分格的示波器上應用時，示波器的全屏顯示範圍達到了 800 mV（100 mV/div * 8 ）。若采用 8 位 ADC 時，這800 mV的全屏範圍被劃分為 256 個等級，因此意味著每個等級的分辨率約為 3.125 mV。相比之下，當采用14 位 ADC 時，相同的 800 mV 顯示範圍則能被精細地分割成 16,384 個等級
，使得每個等級的分辨率高達48.8 µV。如圖 1 所示，如此大幅度的分辨率提升，讓工程師們能夠捕捉到信號中更為細微的變化，並進行精確測量。

圖1：隨著 ADC 位數的增加，轉換的信號等級數量也隨之增加。這就帶來了更高的垂直分辨率，使工程師能夠測量更加微小的信號變化

低本底噪聲的重要性

盡管更高的ADC 位(wei)數(shu)對(dui)垂(chui)直(zhi)精(jing)度(du)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)
，但(dan)它(ta)並(bing)非(fei)唯(wei)一(yi)的(de)考(kao)量(liang)因(yin)素(su)。示(shi)波(bo)器(qi)的(de)本(ben)底(di)噪(zao)聲(sheng)同(tong)樣(yang)也(ye)扮(ban)演(yan)著(zhe)舉(ju)足(zu)輕(qing)重(zhong)的(de)角(jiao)色(se)。這(zhe)裏(li)所(suo)說(shuo)的(de)本(ben)底(di)噪(zao)聲(sheng)，是(shi)指(zhi)示(shi)波(bo)器(qi)本(ben)身(shen)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)固(gu)有(you)噪(zao)聲(sheng)，它(ta)有(you)可(ke)能(neng)對(dui)正(zheng)在(zai)測(ce)量(liang)的(de)信(xin)號(hao)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)，進(jin)而(er)引(yin)發(fa)讀(du)數(shu)的(de)不(bu)準(zhun)確(que)。

baokuoshiboqizaineidesuoyoudianzishebeidouhuichanshengyidingchengdudezaosheng。buguo，shidekejidemubiaoshijinkenengdijianshaozaoyinganrao。jiaodidebendizaoshengyiweizheshiboqiduixinhaodeyingxianghuijianshao，congershiceliangjieguogengjiajingque。ciwai，zhidezhuyideshi，xiaoyugaibendizaoshengdexinhaoxijiejiangwufabeiyonghuguancedao。zheyidianzaiceliangweixiaodianyashixiandeyouweizhongyao
，yinweizaizhezhongqingkuangxia
，jishishihenxiaodezaoshengyehuidaozhidushuchuxianxianzhupiancha。

例如，圖 2 展示了一台示波器正在對53 µV的信號進行測量。在設定為 2mV/div的情況下，該示波器的本底噪聲小於 50 µV 。得益於如此低的本底噪聲，這台示波器能夠成功捕捉到微小的 53 µV 信號。然而，如果換用其他通用示波器，由於它們的本底噪聲往往超過 100 µV
，因此這個信號就很可能會被噪聲所掩蓋
，從而無法被觀測到。

圖2：本底噪聲小於 50 µV 的示波器可捕捉到 53 µV 的微弱信號

，相比之下，這樣的信號在其他通用示波器的本底噪聲中往往會被淹沒而無法被觀測到

集高 ADC 位數和低本底噪聲於一身

將高位數的ADCyudibendizaoshengxiangjiehe，nenggoushixianjigaodechuizhijingdu。zheyangyilai
，shiboqibiannenggouzuizhunquedibuzhuohexianshixinhao，shigongchengshinenggoujinxingjingquedeceliang，bingyouxiaobimiankenengdaozhizhongdasunshidecuowu。

例如，如果示波器具有 14 位 ADC，並在 2 mV/div、1 GHz 帶寬下針對 50 Ohm的輸入能保持本底噪聲小於 50µV，那麼它將展示出卓越的垂直精度，進而使工程師能夠捕捉到信號中最微小的變化。這一優勢對於工程師深入洞察、理解、調試以及表征設計而言至關重要。此外
，示波器結果不準確可能會延長開發周期、影ying響xiang產chan品pin質zhi量liang，甚shen至zhi可ke能neng導dao致zhi組zu件jian選xuan擇ze上shang的de風feng險xian增zeng加jia。因yin此ci，工gong程cheng師shi需xu要yao依yi靠kao那na些xie能neng夠gou為wei他ta們men提ti供gong最zui佳jia見jian解jie和he最zui高gao準zhun確que性xing的de工gong具ju和he技ji術shu。

總結

必須明確的是，並非所有示波器的性能都是一樣的。工程師們應該選擇那些ADC 位(wei)數(shu)最(zui)高(gao)且(qie)本(ben)底(di)噪(zao)聲(sheng)極(ji)低(di)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)，以(yi)確(que)保(bao)達(da)到(dao)最(zui)高(gao)的(de)垂(chui)直(zhi)精(jing)度(du)。這(zhe)種(zhong)組(zu)合(he)可(ke)確(que)保(bao)示(shi)波(bo)器(qi)能(neng)夠(gou)準(zhun)確(que)地(di)捕(bu)捉(zhuo)和(he)顯(xian)示(shi)信(xin)號(hao)，最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)可(ke)能(neng)影(ying)響(xiang)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)的(de)任(ren)何(he)失(shi)真(zhen)或(huo)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)。高(gao)垂(chui)直(zhi)精(jing)度(du)對(dui)於(yu)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)
、減(jian)少(shao)誤(wu)差(cha)以(yi)及(ji)節(jie)省(sheng)時(shi)間(jian)和(he)資(zi)源(yuan)等(deng)方(fang)麵(mian)而(er)言(yan)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。因(yin)此(ci)，工(gong)程(cheng)師(shi)若(ruo)投(tou)資(zi)和(he)使(shi)用(yong)具(ju)備(bei)高(gao)垂(chui)直(zhi)精(jing)度(du)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)，便(bian)可(ke)對(dui)其(qi)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)充(chong)滿(man)信(xin)心(xin)，進(jin)而(er)提(ti)高(gao)調(tiao)試(shi)效(xiao)率(lv)。

關於是德科技

是德科技（NYSE：KEYS）啟迪並賦能創新者，助力他們將改變世界的技術帶入生活。作為一家標準普爾 500 指數公司
，我們提供先進的設計、仿真和測試解決方案，旨在幫助工程師在整個產品生命周期中更快地完成開發和部署，同時控製好風險。我們的客戶遍及全球通信
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，加速創新，創造一個安全互聯的世界。

作者：是德科技產品營銷經理 Michelle Tate

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