ADC(模拟数字转换器)是决定示波器垂直分辨率的核心部件,其性能直接影响信号细节的捕捉能力。
一、核心影响:量化级与细节呈现
垂直分辨率指示波器能分辨的最小信号变化,由 ADC 的量化级决定。量化级数量为2n)(\(n\)为 ADC 位数):
8 位 ADC 有 256 个量化级,12 位 ADC 则有 4096 个量化级。
量化级越多,每个步进的电压(或电流)间隔越小。例如,垂直量程为 800mV 时,8 位 ADC 的最小步进为 3.125mV,12 位则为 0.195mV,能捕捉更细微的信号波动(如 10MHz 时钟信号的顶部细节,12 位 ADC 的显示更平滑)。
二、实际应用中的限制与优化
噪声与有效位数:
高信噪比(SNR)是发挥高位数优势的前提。若噪声过大,低位 ADC 的有效分辨率会被噪声掩盖。例如,12 位 ADC 可能因前端噪声实际仅发挥 10 位性能。
量程设置的影响:
ADC 的量化级分布于示波器全量程内,信号占满屏比例越高,分辨率利用越充分。若信号仅占屏的 1/4,8 位 ADC 实际等效 6 位;满屏显示时,8 位分辨率可完全发挥。
硬件与软件放大的差异:
超出硬件支持的最小量程(如传统示波器 10mV / 格以下)时,示波器会启用软件放大,仅放大显示而非提升真实分辨率。例如:
传统 8 位示波器在 7mV / 格以下依赖软件放大,最小分辨率 218μV;
10 位示波器硬件支持 2mV / 格,满带宽下分辨率达 15.6μV,为前者的 1/14。
综上,ADC 位数决定垂直分辨率上限,而量程设置、噪声水平及硬件性能决定其实际表现。高位数 ADC 配合合理量程与低噪声设计,才能真正提升小信号细节的捕捉能力。
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