用高分辨率示波器测量微小信号
实时示波器由于采样率高，ADC位数很难提高。在需要高分辨率测量的场合经常由低采样率的数据采集卡来实现。为满足高分辨率的测试需求，美国力科公司研发了新型的实时示波器WaveRunner HRO 6Zi，简称HRO(高分辨率示波器)。其ADC位数达12位，同时具备较高的采样率-2GS/s。存储深度(记录长度)可以达到每通道256M采样点。HRO示波器高分辨率、高采样率和长存储特性使其在多数测试场合中都能替代数据采集卡。当然，它也具备示波器所擅长的测量、分析和调试功能，其易用性更好。
ADC位数对垂直分辨率有多大影响？我们来看图1，这是用8位示波器和12位示波器分别对同一个信号采集后，对其中部分波形放大显示的结果。
图1：8位示波器和12位示波器捕获波形对比
垂直分辨率还和示波器本身的噪声和失真水平有关。打个比方，一台高分辨率的电视机，如果它内部电路的噪声很大，导致屏幕出现很多雪花点。即便是高清片源也会被这些雪花点给模糊了。同样道理，示波器ADC能够分辨的最小电压也可能淹没在示波器的噪声中。如何评估示波器的噪声水平呢？有的示波器厂家喜欢采用基底噪声：示波器不输入信号，测量基线的噪声大小。这种指标只能作为参考。因为没有人使用示波器时不输入信号。有无输入信号，示波器内部电路的工作状态可能差别很大。图2是某示波器没有输入信号和输入一个高信噪比5GHz正弦波的对比图，并分别对时域波形做FFT，观察频域。在没有信号输入时，频域噪底比较平坦；而输入正弦波后，除了信号基频和谐波分量以外，出现了不少杂散，而且噪底的形状也不再平坦。因此，基线噪声不是评估示波器噪声水平的合理指标。
图2：示波器没有输入信号和输入一个高信噪比5GHz正弦波的对比图
力科HRO不仅ADC位数比其他实时示波器高，也有极低的噪声水平。其典型的信噪比为55dB，而8位示波器一般只有35~40dB。图3是将一个多谐波信号分别输入到8位和12位示波器，转化到频域观察的图形。两者频域的垂直刻度和基准都一样。从图中可以看出，12位示波器的频域噪底比8位示波器低大约10dB。
图3：将一个多谐波信号分别输入到8位和12位示波器，转化到频域观察
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