如何計(jì)算存儲(chǔ)示波器的垂直分辨率？

維立信測(cè)試儀器

存儲(chǔ)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(duì)信號(hào)幅度細(xì)節(jié)的測(cè)量能力，通常用位數(shù)（bit）來表示，也可通過相關(guān)公式換算為具體的電壓值。以下為你詳細(xì)介紹其計(jì)算方法：

了解關(guān)鍵參數(shù)

要計(jì)算存儲(chǔ)示波器的垂直分辨率，需要明確以下兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：

• 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）位數(shù)（n）：ADC 是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的核心部件，其位數(shù)決定了轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號(hào)的精度。位數(shù)越高，能夠表示的電壓等級(jí)就越多，垂直分辨率也就越高。常見的 ADC 位數(shù)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(cè)量的最大電壓幅度。例如，如果示波器的垂直檔位設(shè)置為 1V/div，且屏幕有 8 個(gè)垂直格，那么滿量程電壓范圍就是 8V。
  

計(jì)算垂直分辨率（電壓值）

存儲(chǔ)示波器的垂直分辨率（ΔV）可以通過以下公式計(jì)算：

ΔV=2n−1VFS​​

在實(shí)際應(yīng)用中，由于 2n 遠(yuǎn)大于 1，所以公式通�？梢越�似為：

ΔV≈2nVFS​​

計(jì)算示例

• 示例 1：假設(shè)一臺(tái)存儲(chǔ)示波器的 ADC 位數(shù)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(tái)存儲(chǔ)示波器的 ADC 位數(shù)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(tái)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(xiàng)

• 噪聲干擾：在實(shí)際測(cè)量中，示波器內(nèi)部的噪聲和外部干擾會(huì)影響垂直分辨率的實(shí)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(shí)際能夠分辨的最小電壓變化量可能會(huì)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(huì)導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量結(jié)果與理論值存在偏差。增益誤差會(huì)使測(cè)量結(jié)果的幅度與實(shí)際值不成比例，而非線性誤差則會(huì)使測(cè)量結(jié)果在不同幅度范圍內(nèi)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(huì)有所不同。一般來說，在小量程下，示波器的垂直分辨率會(huì)相對(duì)較高，因?yàn)闈M量程電壓范圍較小，ADC 的位數(shù)能夠更精細(xì)地劃分電壓等級(jí)。因此，在選擇量程時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)信號(hào)的幅度合理選擇，以獲得最佳的垂直分辨率。