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(lái)表示，也可通過(guò)相關(guān)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(guān)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(gè)關(guān)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(jiàn)的 ADC 位數有 8 位、10 位、12 位、14 位、16 位等。
• 示波器的滿(mǎn)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(gè)垂直格，那么滿(mǎn)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(guò)以下公式計算：

ΔV=2n−1VFS​​

在實(shí)際應用中，由于 2n 遠大于 1，所以公式通�？梢越�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(mǎn)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(zhù)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(mǎn)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(zhù)提高。

影響因素及注意事項

• 噪聲干擾：在實(shí)際測量中，示波器內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(xiàn)性誤差：示波器的增益誤差和非線(xiàn)性誤差也會(huì )導致實(shí)際測量結果與理論值存在偏差。增益誤差會(huì )使測量結果的幅度與實(shí)際值不成比例，而非線(xiàn)性誤差則會(huì )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(huì )有所不同。一般來(lái)說(shuō)，在小量程下，示波器的垂直分辨率會(huì )相對較高，因為滿(mǎn)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(shí)，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。