如何計算存儲示波器的垂直分辨率？

維立信測試儀器

存儲示波器的垂直分辨率是指示波器能夠分辨的最小電壓變化量，它反映了示波器對信號幅度細節的測量能力，通常用位數（bit）來表示，也可通過相關公式換算為具體的電壓值。以下為你詳細介紹其計算方法：

了解關鍵參數

要計算存儲示波器的垂直分辨率，需要明確以下兩個關鍵參數：

• 模數轉換器（ADC）位數（n）：ADC 是將模擬信號轉換為數字信號的核心部件，其位數決定了轉換后數字信號的精度。位數越高，能夠表示的電壓等級就越多，垂直分辨率也就越高。常見的 ADC 位數有 8 位、10 位、12 位、14 位、16 位等。
• 示波器的滿量程電壓范圍（VFS）：這是指示波器垂直方向上能夠測量的最大電壓幅度。例如，如果示波器的垂直檔位設置為 1V/div，且屏幕有 8 個垂直格，那么滿量程電壓范圍就是 8V。
  

計算垂直分辨率（電壓值）

存儲示波器的垂直分辨率（ΔV）可以通過以下公式計算：

ΔV=2n−1VFS​​

在實際應用中，由于 2n 遠大于 1，所以公式通常可以近似為：

ΔV≈2nVFS​​

計算示例

• 示例 1：假設一臺存儲示波器的 ADC 位數為 8 位，滿量程電壓范圍為 8V，那么其垂直分辨率（電壓值）為：
  
  

ΔV=288V​=2568V​=0.03125V=31.25mV

這意味著該示波器能夠分辨的最小電壓變化量為 31.25mV。

• 示例 2：若另一臺存儲示波器的 ADC 位數為 12 位，滿量程電壓范圍為 2V，則其垂直分辨率（電壓值）為：
  
  

ΔV=2122V​=40962V​≈0.000488V=0.488mV

這表明這臺示波器能夠分辨的最小電壓變化量約為 0.488mV，相比 8 位 ADC 的示波器，其垂直分辨率有了顯著提高。

影響因素及注意事項

• 噪聲干擾：在實際測量中，示波器內部的噪聲和外部干擾會影響垂直分辨率的實際效果。即使示波器的理論垂直分辨率很高，但如果噪聲水平也較高，那么實際能夠分辨的最小電壓變化量可能會大于理論值。
• 增益誤差和非線性誤差：示波器的增益誤差和非線性誤差也會導致實際測量結果與理論值存在偏差。增益誤差會使測量結果的幅度與實際值不成比例，而非線性誤差則會使測量結果在不同幅度范圍內存在不同的偏差。
• 量程選擇：不同量程下的垂直分辨率可能會有所不同。一般來說，在小量程下，示波器的垂直分辨率會相對較高，因為滿量程電壓范圍較小，ADC 的位數能夠更精細地劃分電壓等級。因此，在選擇量程時，應根據被測信號的幅度合理選擇，以獲得最佳的垂直分辨率。