示波器的垂直精度与垂直分辨率
示波器主要技术参数及示例
测、滚动模式、采样以及波形数据库模式
可探测信号：不大于600mv，越小越好
产品
参数
示例
示波器
类型 多通道高性能示波器 通道数 34通道 带宽（GHz） 13GHz 最大实时采样率（MS/s） 1GS/s （半通道）; 500MS/s（全通道) 系统上升时间（ps） 24.5ps(10%-90%) 存储深度（M） 4M/2M 带内平坦度（dB） 优于±0.5dB 模拟通道波形捕获率（GSa/s） 每通道12.5GSa/s 输入阻抗精度 50Ω ±1%，1M Ω ±1% 输入灵敏度（mV/div） 10 mV/div - 500mV/div DC增益精度 优于读数的±2% 垂直范围 ± 5 格 垂直灵敏度（mV） 10mV 垂直分辨率（bit） 8bit 本底噪声（fs） ≤290fs 触发抖动（fs） ≤250fs 时基范围（s/div） 10 ps/div - 1000s/div 时基精度（ppm） ± 1.5ppm 触发耦合方式 AC、DC、高频/低频/噪声抑制 采样模式 平均、包络、快速采集、分段采集、高分辨率、峰值检测、滚动模式、采样以及 波形捕获率 5万幅/s 探头 通用探头/Mictor/高密探头；负载：小于1.5pf；最小可探测信号：不大于600m
数字示波器的垂直分辨率
垂直分辨率概念用数字示波器测量模拟信号第一步就是用ADC（模数转换器）把探棒接收到的模拟信号转换成数字信号，ADC数模转换芯片的分辨率直接决定了示波器垂直方向上的采样精度。
比如ADC是8位，那么垂直方向上的信号可以被切分成00000000~11111111一共2的8次方，256段。
模数转换器的垂直分辨率，就是数字示波器的垂直分辨率，代表示波器将输入电压转换为数字值的精确程度。
数字示波器所显示的垂直分别率由什么决定优先级从高到低1.前端ADC的分辨率2.显示屏分辨率：它决定了经过处理的信号，有多少可以被显示出来。
比如ADC虽然可以在垂直方向上显示256段，但是可能显示屏的分辨率垂直只有240个像素点，那么有一部分点会被合并成1个像素显示。
3.插值算法：实际的示波器，上面显示的像素点不一定都是实际采样生成的，一部分是通过插值算法计算出来的虚拟的点，好的插值算法会使插值的点与实际的点差异比较小。
垂直精度当我们用同一个示波器在不同垂直档位下测量同一信号时，得到的测量结果往往是不一样的。
比如我们测量一个2V的方波信号，在垂直档位为2V时，测出幅值可能为1.960V。
在垂直档位为500mV时，测出幅值为1.980V。
为什么会这样？因为它涉及到垂直分辨率的问题，假设当垂直档位为500mV/div时，示波器垂直方向有10格，则其垂直分辨率由ADC 的分辨率决定，即为(500mV*10）/256=19.531mV，也就是ADC不能分辨小于19.531mV的电压信号。
测量同一个信号，在垂直档位为2V/div的情况下，ADC能分辨的信号为（2000mV*10）/256=78.125mV，小于该电压值的信号是不能测量的，即数字测量仪器都是存在采集的量化误差的，ADC的位数越高，量化误差就会越小，但是它只能无限减小，并不能消除。
所以当我们在对波形进行测量时，尽量使波形占满示波器屏幕，目的就是为了提高垂直精度，使测量结果更准确。
示波器常用术语解释
示波器常用术语解释微控设计网将要销售虚拟示波器；为此，向大家向介绍关于一些示波器的常用术语的解释。
1、带宽：指的是正弦输入信号衰减到其实际幅度的70.7%时的频率值，即-3dB点（基于对数标度）。
本规范指出示波器所能准确测量的频率范围。
带宽决定示波器对信号的基本测量能力。
随着信号频率的增加，示波器对信号准确显示能力将下降。
如果没有足够的带宽，示波器将无法分辨高频变化。
幅度将出现失真，边缘将会消失，细节数具将被丢失。
如果没有足够的带宽，得到的关于信号的所有特性、响铃和振鸣等都毫无意义。
▲ 5倍准则（示波器所需带宽=被测信号的最高频率成分X 5）使用5倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过至％，—般已足够了。
然而，随着信号频率的增加，这个经验准则已不再适用。
带宽越高，再现的信号就越准确。
2、上升时间：在数字世界中，时间的测定至关重要。
在测定数字信号时，如脉冲和阶跃波可能更需要对上升时间作性能上的考率。
示波器必需要有足够长的上升时间，才能准确的捕获快速变换的信号细节。
▲示波器上升时间=被测信号的最快上升时间+5，上升时间描述示波器的有效频率范围, 选择示波器上升时间的依据类似于带宽的选择依据。
示波器的上升时间越快，对信号的快速变换的捕获也就越准确。
3、采样速率：采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内，采样输入信号的频率。
表示为样点数每秒（S/S）。
示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就越高，重要信息和事件丢失的概率就越小。
如果需要观测较长时间范围内的慢变信号，则最小采样率就变得较为重要。
计算采样速率的方法取决于所测量的波形类型，以及示波器所采用的信号重构方式。
为了准确的再现信号并避免混淆，奈奎斯特定理规定，信号的采样速率必需不小于其最高频率成分的两倍。
然而，这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。
由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度，而且从定义上看，低频干扰是不连续的，所以采用两倍于最高频率成分的采样速率是不够的。
示波器参数
附件1 数字存储示波器技术指标要求1、提供2个模拟通道，200MHz带宽2、2 GSa/s实时采样率3、时基范围：2ns/div-50s/div4、垂直灵敏度：1mv-10v/div5、5.6英寸QVGA（320×240），64k色TFT彩色液晶显示屏6、高达2000wfms/s波形捕获率7、支持1mV/div垂直档位8、边沿、脉宽、斜率、视频、交替触发功能9、支持上升下降沿同时触发，可观看眼图10、丰富的接口配置：标配USB Host，USB Device，RS-232，P/F Out，选配USB-GPIB附件2 任意波形函数信号发生器技术指标要求1.双通道输出，最高输出频率20 MHz，最小输出幅度为2mVpp。
2.双通道任意波特性：最大输出频率5MHz,波形长度4kpts，双通道中每个通道都可单独输出任意波。
3.可以存储和输出示波器采集的波形。
4.垂直分辨率14 bits。
5.内置频率计，频率范围100 mHz-200 MHz。
6.点阵液晶屏显示。
7.调制波形：调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)、频移键控(FSK)、扫频(SWEEP)、突发(BURST)。
8.标配接口：USB Device 接口支持与电脑直接通讯；USB Host支持USB存储驱动器和系统直接升级。
9.负载匹配50Ω—10kΩ以及高阻可调。
附件3 低频函数信号发生器技术指标要求（一）、性能要求：1.由度盘调节和指示频率值。
2.由6位数字频率计指示频率值，并且该频率计能外接单独使用。
3.由3位数字电压表指示输出电压。
4.能产生正弦波、方波、三角波、正向及反向脉冲波、正向及反向锯齿波、TTL和CMOS脉冲波。
5.脉冲波的宽度入锯齿波的斜率可调。
6.有VCF功能。
7.有直流偏置功能。
8.有TTL和CMOS同步输出。
（二）、主要技术参数：1.频率范围：0.1Hz～3MHz2.方波边沿：小于100Ns3.正弦波失真；小于1%(10Hz～100KHz)4.VCF范围：1:1000直流偏置范围：0～±10V连续可调5.输出幅度：大于20Vpp6.输出阻抗：50Ω7.频率计测频范围：10Hz～10MHz8.280×255×100mm（三）、工艺要求：要求内部电路板全部采用波峰焊技术。
示波器的测量精度和准确性分析
示波器的测量精度和准确性分析示波器是一种广泛应用于电子测量和实验的仪器。
在电路设计和故障排除中，精确的测量结果对于确保电路性能和可靠性至关重要。
因此，了解示波器的测量精度和准确性是十分重要的。
一、测量精度示波器的测量精度指示波器测量结果与被测波形真实值之间的差异程度。
测量精度受到示波器本身技术特性和测量环境等因素的影响。
1. 垂直测量精度垂直测量精度是指示波器对输入信号幅值的测量精度。
它受到示波器的增益线性度、输入缓冲放大器的噪声以及示波器的垂直分辨率等因素的影响。
增益线性度指的是示波器在不同设置下的放大倍数是否准确。
如果示波器的线性度不高，测量结果将存在明显的偏差。
2. 水平测量精度水平测量精度是指示波器对时间和频率的测量精度。
它受到示波器时间基准的稳定性、水平缩放的准确性以及示波器的时间分辨率等因素的影响。
时间基准的稳定性是指示波器的时间刻度是否准确及其长期稳定性。
若时间基准不可靠，测量结果将受到很大影响。
二、准确性准确性是指示波器测量结果与被测信号真实值之间的接近程度。
示波器的准确性主要与校准有关，校准是确保示波器测量结果准确的重要手段。
1. 定期校准定期校准是示波器维持准确度的重要方法。
示波器制造商通常建议用户在使用一段时间后进行定期校准。
通过校准，可以检查和调整示波器各个测量通道的增益、偏移、时间基准以及补偿等参数，确保测量结果准确。
2. 外部标准使用外部标准是进行示波器校准的一种常见方法。
外部标准可以是已知准确度的信号源或者其他经过校准的设备，通过与示波器进行比较，确定示波器的测量偏差，并进行修正，从而提高示波器的准确性。
三、提高测量精度和准确性的方法1. 注意测量环境示波器的测量精度和准确性受到测量环境的影响。
应尽量避免电磁干扰和温度变化等因素对示波器的影响，确保测量结果的可靠性。
2. 合理选择示波器根据具体需求，在选择示波器时考虑其技术指标和功能。
对于要求较高的应用场景，需要选择具有高精度和准确性的示波器，以确保测量结果的可靠性。
示波器的垂直精度与垂直分辨率
广州致远电子股份有限公司示波器的垂直精度与垂直分辨率 示波器的垂直世界类别内容 关键词垂直精度、垂直分辨率 摘 要 示波器的垂直精度与垂直分辨率解析修订历史目录1. 概述 (1)1.1垂直精度 (1)1.2垂直分辨率解析 (1)1.3算法提高分辨率 (1)1.3.1几个基本概念 (1)1.3.2平均算法 (2)1.3.3高分辨率算法 (3)2. 小结 (4)3. 免责声明 (5)1. 概述数字存储示波器与万用表相比，测量电压到底是谁更准确呢？当然是万用表，但是为什么大家还会经常使用示波器来进行测量呢？1.1 垂直精度提到测量问题，就会涉及到测量精度。
用数字存储示波器测量模拟波形第一步就是用ADC将连续的模拟波形信号转换成量化的数字信号，最常用的是8位ADC，也就说对于任何一个波形值都是用256个0和1来重组。
当我们用同一个示波器在不同垂直档位下测量同一信号时，一般情况下得到的测量结果是不一样的，事实上，它涉及到垂直精度的问题，假设当垂直档位为500mV/div时，示波器垂直方向有8格，则其垂直精度分别为（500mV*8）/256=15.625 mV，也就是小于15.625 mV 的电压不会准确测量出来，测量同一个信号，在垂直档位为50mV/div的情况下，即（50mV*8）/256=1.5625 mV，垂直精度就达到了1.5625 mV，小于该垂直精度的电压值是不能测量出来的，即数字测量仪器都是存在采集的量化误差的，只能说ADC的位数越高，量化误差就会越小，但它只能无限减小，并不能消除。
所以当我们在对波形进行测量时，尽量使波形占满示波器屏幕，目的就是为了提高垂直精度，使测量结果更准确。
图1.1 垂直精度示意图1.2 垂直分辨率解析我们通常用示波器的垂直分辨率来描述数字示波器中ADC的位数，即位数越高，垂直分辨率越高，该分辨率由硬件决定，一旦确定无法改变。
而示波器整个系统的有效位数（ENOB）形成的分辨率与前者不同，它可以由8位变为12位，甚至16位！示波器整个系统的有效位数（ENOB），它限制着测量系统区分和表示小信号的能力，该能力用噪声失真比（SINAD）表示，其值越大代表信号的噪声干扰越小，有效位数（ENOB）与噪声失真比（SINAD）之间的关系为：SINAD（噪声失真比，单位：dB）=6.02* ENOB（有效位数）+1.76 根据该数学关系式可知，SINAD（噪声失真比）大约每增加6 dB，ENOB（有效位数）就能增加1bit。
示波器的测量原理和准确性分析
示波器的测量原理和准确性分析示波器是一种广泛应用于电子测量和实验室工作中的仪器，它能够显示各种电信号的波形，并通过这些波形进行电气量的测量与分析。
本文将从示波器的测量原理和准确性两个方面进行探讨。
一、示波器的测量原理示例是基于示波管的电子头技术的。
简单来说，示波器测量的原理是通过将待测信号导入示波器的输入端，经过放大和整形等处理后，送入示波管中，然后在示波管屏上显示出待测信号的波形。
示波管的内部有电子枪，通过这个电子枪可以控制在屏幕上绘制出特定的波形。
示例的测量原理主要包括以下几个重要的步骤：1. 输入信号放大：示波器的输入端接收到待测信号后，会先经过一系列的放大电路进行信号的放大，以增强待测信号的幅度，以便在示波器屏幕上更为清晰地显示出波形。
2. 信号整形：示波器会对输入信号进行整形处理，使其能够适应示波管的工作，通常会将输入信号转换为阶跃信号或者方波信号。
3. 示波管的工作：在示波管屏幕上会形成一定的扫描线，这个扫描线会按照一定的频率从左到右进行扫描，当扫描线经过输入信号的峰值时，示波管会显示出相应的波形。
4. 显示与测量：示波器屏幕上的波形可以通过调整示波器的不同参数来进行放大、缩小、平移等操作，以便更好地观察和分析待测信号的特性。
同时，示波器还可以通过测量功能进行频率、幅度、周期等量的测量。
二、示波器的准确性分析示例在测量中具有很高的准确性和精度，这是因为示波器在制造过程中采用了多种技术手段，并内置了一些校准机制，以保证测量结果的准确性。
以下是影响示波器准确性的几个关键因素：1. 带宽：示波器的带宽是指示波器能够接收和显示的最高频率信号的能力。
示波器的带宽决定了示波器对于高频信号的响应能力，而较低的带宽会导致信号波形失真或者无法显示出来。
2. 垂直分辨率：示波器的垂直分辨率表示示波器在垂直方向上能够显示的最小电压差值。
垂直分辨率较高的示波器可以更好地显示信号的微小变化，从而提高测量的准确性。
示波器的主要参数和功能介绍
示波器的主要参数和功能介绍示波器是一种用来显示和测量电信号波形的仪器，广泛应用于电子、通信、自动化等领域。
本文将介绍示波器的主要参数和功能，帮助读者更好地了解和使用示波器。
一、示波器的主要参数1. 带宽（Bandwidth）带宽是示波器的一个重要参数，表示示波器能够准确显示的最高频率。
示波器的带宽越高，能够显示的高频信号越多。
在选择示波器时，需要根据被测信号的频率范围来确定合适的带宽。
2. 垂直灵敏度（Vertical Sensitivity）垂直灵敏度是示波器测量信号幅度的能力。
它通常以伏特每个小格来表示，即示波器在屏幕上的一个小格代表的电压值。
较高的垂直灵敏度意味着示波器可以测量较小的信号幅度。
3. 时间基准（Time Base）时间基准是示波器在水平方向上显示信号波形的参数。
它表示示波器在屏幕上的一个小格代表的时间值。
时间基准可以调节示波器的时间分辨率，使信号波形在屏幕上更加清晰可见。
4. 触发（Trigger）触发功能是示波器的一个重要功能，用于稳定显示信号波形。
通过设置触发电平和触发边沿，示波器可以在合适的时刻捕获并显示信号波形。
5. 存储和回放（Storage and Playback）存储和回放功能使示波器能够捕获并保存信号波形，供后续分析和回放。
这个功能特别适用于捕获瞬态信号或者长时间监测信号。
二、示波器的主要功能1. 显示波形示波器最基本的功能就是显示信号波形。
通过示波器，用户可以观察到信号的幅度、频率、周期、相位等特性。
2. 测量参数示波器可以精确地测量信号的幅值、频率、周期、占空比等参数。
通过调整示波器的参数设置，用户可以获取所需的测量结果。
3. 触发功能触发功能使示波器能够捕获、稳定并显示特定的信号波形。
用户可以通过设置合适的触发条件，确保波形显示的稳定性和准确性。
4. 存储和回放功能部分示波器具备存储和回放功能，可以捕获和保存信号波形，并在需要时进行回放。
这对于分析复杂的波形或者跟踪特定事件非常有用。
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示波器的垂直精度与垂直分辨率 示波器的垂直世界
类别
内容 关键词
垂直精度、垂直分辨率 摘 要 示波器的垂直精度与垂直分辨率解析
修订历史
目录
1. 概述 (1)
1.1垂直精度 (1)
1.2垂直分辨率解析 (1)
1.3算法提高分辨率 (1)
1.3.1几个基本概念 (1)
1.3.2平均算法 (2)
1.3.3高分辨率算法 (3)
2. 小结 (4)
3. 免责声明 (5)
1. 概述
数字存储示波器与万用表相比，测量电压到底是谁更准确呢？当然是万用表，但是为什么大家还会经常使用示波器来进行测量呢？
1.1 垂直精度
提到测量问题，就会涉及到测量精度。
用数字存储示波器测量模拟波形第一步就是用ADC将连续的模拟波形信号转换成量化的数字信号，最常用的是8位ADC，也就说对于任何一个波形值都是用256个0和1来重组。
当我们用同一个示波器在不同垂直档位下测量同一信号时，一般情况下得到的测量结果是不一样的，事实上，它涉及到垂直精度的问题，假设当垂直档位为500mV/div时，示波器垂直方向有8格，则其垂直精度分别为（500mV*8）/256=15.625 mV，也就是小于15.625 mV 的电压不会准确测量出来，测量同一个信号，在垂直档位为50mV/div的情况下，即（50mV*8）/256=1.5625 mV，垂直精度就达到了1.5625 mV，小于该垂直精度的电压值是不能测量出来的，即数字测量仪器都是存在采集的量化误差的，只能说ADC的位数越高，量化误差就会越小，但它只能无限减小，并不能消除。
所以当我们在对波形进行测量时，尽量使波形占满示波器屏幕，目的就是为了提高垂直精度，使测量结果更准确。
图1.1 垂直精度示意图
1.2 垂直分辨率解析
我们通常用示波器的垂直分辨率来描述数字示波器中ADC的位数，即位数越高，垂直分辨率越高，该分辨率由硬件决定，一旦确定无法改变。
而示波器整个系统的有效位数（ENOB）形成的分辨率与前者不同，它可以由8位变为12位，甚至16位！
示波器整个系统的有效位数（ENOB），它限制着测量系统区分和表示小信号的能力，该能力用噪声失真比（SINAD）表示，其值越大代表信号的噪声干扰越小，有效位数（ENOB）与噪声失真比（SINAD）之间的关系为：
SINAD（噪声失真比，单位：dB）=6.02* ENOB（有效位数）+1.76 根据该数学关系式可知，SINAD（噪声失真比）大约每增加6 dB，ENOB（有效位数）就能增加1bit。
所以提高信噪比，就能提高所谓的系统等效分辨率。
但是只要ADC位数不变，无论怎样提高所谓的分辨率归根结底都是对ADC采样后的数据进行数字信号处理，最终只能是在“软件”上提高了分辨率，并不能达到硬件上实现的性能，因为软件算法提高分辨率会产生副作用，影响采样率等关键指标，波形显示可能会发生失真现象等等。
1.3 改善等效分辨率
示波器都是如何通过改变算法来实现提高分辨率的呢？
1.3.1 几个基本概念
我们将ADC转换成的离散数字信号称为采样点，相邻采样点之间的时间称为采样时间
间隔，几个采样点可以组成一个波形点，波形点储存在捕获存储区内，波形点共同组成一条波形记录，重构显示波形。
相邻波形点之间的时间称为波形间隔。
图1.2 采样点与波形点
采样时间间隔与波形间隔可以一致，也可以不一致，由此产生出不同的捕获方式。
目前大部分的示波器对ADC采样后提高所谓的分辨率最常用的方法就是采用“平均”的做法，一般具体是通过形成平均和高分辨率的捕获方式实现的。
1.3.2 平均算法
在平均捕获方式中，可先设置一个平均次数N，之后示波器会对采集的N段波形，将它们按照触发位置对齐，对N段波形进行平均运算，最终得到一段平均后的波形。
在ZDS2022示波器中平均数可设置的范围是2~65536，系统默认设为64次。
图1.3 平均算法示意图
由图可知，它降低随机噪声的同时并没有损失带宽，进而噪声失真比就会变大，故示波器系统的分辨率就会提高，但是平均模式会经过较长的时间来响应变化的波形，以牺牲示波器的速度来换取较高的分辨率。
●由于其处理方式的特殊性，决定了它适用的波形信号只能是周期信号；
●设置的平均次数越多，分辨率越高，显示的波形越平滑，减小随机噪声，有利于对
信号进行滤波测量；
●由于一些噪声干扰，使得采集的N段波形的触发位置存在偏差，最终平均的波形
可能会产生失真现象。
图1.4 触发位置有偏差示意图
1.3.3 高分辨率算法
高分辨率捕获方式是对一段波形中的每N个点求平均，把原来的N个采样点替换成一个平均点来显示，可以有效改善系统的等效分辨率。
其本质上就是一种数字滤波。
用于求平均的采样点数N越大，分辨率提高得越多，从而显示的波形更平滑！
图1.5 高分辨率算法示意图
●该处理方法无周期信号限制，可以应用于非周期信号；
●当N越大时，等效分辨率改善越多，但会影响采样率，降低带宽，不能准确测量
高频信号，同时对示波器的测量统计功能造成影响；
●高分辨率与平均捕获模式相比，不需要多次采集，只需一次采集就可实现，实现速
度较快，非常适合对低频微小信号进行优化测量。
2. 小结
当采用平均的方式来改善分辨率时，会消除波形中的随机噪声，使显示的波形更平滑，对于一些高压信号中的小电压细节时或是对开关电源作特性分析时，高的分辨率对捕获波形是非常有利的，能准确了解被测信号的整体特征。
但是通过平均得到的高分辨率会造成较低的采样率，影响波形的带宽，不利于一些波形的参数测量。
ZDS2022示波器的ADC用的是很常用的8位，其软件算法已将系统整体分辨率提升到12位，这是很容易实现的，实际上同样是可以等效为16位的，甚至更高位数，在示波器使用过程中，应注意对通过平均和高分辨率模式的算法改善的分辨率正确地运用。
例如，在功率器件（例如MOSFET）的饱和压降的测试中，需要从400V的电压中捕获出100mV的小电压，这种情况下，高分辨率非常有必要，另外，在医疗应用中，很多信号如心电图信号或者脑电图信号，都非常接近噪声，同样需要高分辨率。
电源测试（小电压电源纹波、开关管等）、高精度传感器、高能物理、射频小信号测量、生物电信号测量、水下声纳信号测量等这些需要检测微小信号的应用中，高分辨率都是非常必要的。
3. 免责声明
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