泰克 4 系、5 系和 6 系列 MSO 混合信号示波器提高垂直分辨率
提高垂直分辨率一直是示波器设计者的目标，因为工程师需要测量更精细的信号细节。但是，想获得更高垂直分辨 率并不只理论上增加示波器模数转换器（ADC）的位数就能实现的。泰克 4、5 和 6 系列示波器采用全新的 12 位 ADC 和两种新型低噪声放大器，不仅在理论上提高分辨率，在实用中垂直分辨率性能大大提升。这些颠覆式的产品 拥有高清显示器和快速波形更新速率，并且实现更高的垂直分辨率来查看信号的细节。 本文重点介绍泰克 4、5 和 6 系列 MSO 设计者实现更高分辨率采集细节所采用的技术，另外还介绍了有效位数 （ENOB）指标，以及这一重要性能指标的作用和局限性。
需要更高的垂直分辨率 在数字示波器对信号采样时，ADC 会把信号分成多个垂直二进制数据（有时称为模数转换电平或量化电平或最低有 效位（LSB））。每个二进制数据表示一个离散的垂直电压等级，二进制数据越多，分辨率越高。这些模数转换等级 在 ADC 中表示为 2N，其中 N 表示位数。 图 1：6 系列 MSO 采用 12 位 ADC、信号处理和 低噪声前端实现高垂直分辨率。 2 tek.com 先来看一个电源开关实测对比 在这个例子中，威客电竞官网想要观察一个相当大的开关信号上的周期性振荡。开关电路在每个周期后会产生振荡，威客电竞官网的 目标是检查这些振荡。但与开关信号的幅度相比，振荡相对较小。图 1 显示了使用不同垂直分辨率示波器进行相同 测试的结果。为了看到整个开关周期，垂直刻度必须设置为大约 1V/ 分以将信号适应显示的 10 个刻度。
测试结果
图显示了两台示波器在相同条件下的测试结果：（采样率为 250MSa/s，采样点数为 10k，垂至刻度为 1V）。两台仪器都使用了相同的 IsoVu 光学隔离电压探头，以消除其它探头可能引入的噪声。 可以看到，8 位示波器由于量化级数小而导致在高放大倍数下的结果出现了明显的锯齿状，使得分析振荡变得困难。
需要更高的垂直分辨率 在数字示波器对信号采样时，ADC 会把信号分成多个垂直二进制数据（有时称为模数转换电平或量化电平或最低有 效位（LSB））。每个二进制数据表示一个离散的垂直电压等级，二进制数据越多，分辨率越高。这些模数转换等级 在 ADC 中表示为 2N ，其中 N 表示位数。 测试结果 图 2 和图 3 显示了两台示波器在相同条件下的测试结果：（采样率为 250MSa/s，采样点数为 10k，垂至刻度为 1V）。两台仪器都使用了相同的 IsoVu 光学隔离电压探头，以消除其它探头可能引入的噪声。 可以看到，8 位示波器由于量化级数小而导致在高放大倍数下的结果出现了明显的锯齿状，使得分析振荡变得困难。 图 1：使用 8 位 MDO4000C（左侧）和 12 位 4 系列 MSO（右侧）示波器放大显示一个切换信号
一般正弦波视垂直分辨率会表现出很大的差异。图是使用 2 位 ADC 转换后的正弦波，22=4 个模数 转换电平。数据可以存储在 4 个不同的垂直二进制数据中：00、01、10 或 11。4 位 ADC 有 16 个模数转换等级， 作为 4 位数据存储。因此，模数转换等级越多，分辨率越高，数字示波器表示的信号越接近原始模拟信号。
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