本章主要討論一下示波器的核心參數：模擬帶寬、采樣率
、AD分辨率。

一、模擬帶寬

目前已經有太多的文章介紹模擬示波器的帶寬
，所以這裏我不再花太多時間來介紹。簡言之，帶寬就是功率的一半或者-3dB幅度時的頻率，如圖1所示，功率一半也就是電壓的1/ , 例如，用一個100MHz帶寬的示波器采集一個10MHz，1V的正弦波，此時示波器采集到一個標準的正弦波。隨著輸入信號頻率的增加到100MHz時，采集到的正弦波的振幅變為0.707V左右。

不幸的是，實際應用中我們很可能需要測量的是方波（例如數字係統）而不是正弦波。因為采集方波需要遠高於基本波形的頻率。最常用的原則是選擇一個帶寬是待測數字係統最高信號頻率5倍的示波器。例如
，一個66MHz的時鍾信號需要一個330MHz帶寬的示波器。
我用Python 腳本編寫一個模擬濾波器，先對方波進行濾波，然後繪製出濾波結果。圖2 顯示了分別用一個50MHz, 100 MHz, 250 MHz,500 MHz 帶寬對50 MHz方波信號濾波的結果。

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除了示波器的模擬帶寬外，采樣率也是非常重要的參數。采樣率的單位是MS/s（Megasamples per second）或GS/s(Gigasamples per second)。一般情況下，各個示波器公布的采樣率參數都是指單通道最高采樣率。如果一台兩通道的示波器
，公布的采樣率參數為1GS/s，兩個通道同時使用時，每通道的最高采樣率為500MS/s。

所以，你需要多高的采樣率？對奈奎斯特定律熟悉的人，可能簡單的認為采樣率僅為待測信號帶寬的2倍即可。但是當根據這個原則采集信號時，信號往往是失真的。當然，更高的帶寬和采樣率下，這個定律是非常適用的，例如，5倍的采樣率。圖3顯示了用50MHz示波器采集25.3MHz的方波。此時
，方波信號嚴重失真。然後
，如果隻將采樣率提到到100MS/s
，一下子還真無法認出是方波。與100MS/s的采樣率相比，500MS/s采樣率采集出來的信號更像是方波信號（但是由於示波器帶寬的限製，方波還是被磨平了一些）


三、等時間采樣（ETS）

一些示波器有一個等時間采樣模式


，一個快速采樣模式。如PicoScope 6000係列采樣率為5G/s, 其在ETS模式下，單通道采樣率能夠達到200GS/s，四個通道同時使用時
，ETS采樣率高達50GS/s。

值得一提的是ETS模式下高采樣率是通過AD采cai樣yang時shi鍾zhong精jing確que的de相xiang位wei偏pian移yi實shi現xian的de。該gai模mo式shi適shi用yong於yu穩wen定ding的de周zhou期qi信xin號hao。因yin為wei一yi段duan時shi間jian之zhi後hou
，波bo形xing將jiang重zhong建jian。簡jian言yan之zhi
，就jiu是shi一yi個ge周zhou期qi采cai集ji一yi個ge數shu據ju點dian，下xia一yi個ge周zhou期qi在zai采cai集ji一yi個ge采cai樣yang點dian，兩liang個ge采cai樣yang點dian有you固gu定ding的de相xiang位wei差cha。采cai集ji多duo個ge周zhou期qi之zhi後hou，會hui將jiang這zhe些xie點dian合he成cheng一yi個ge周zhou期qi的de波bo形xing。

四、ADC分辨率

還有一個常常需要考慮的核心參數：AD分辨率。即模擬波形如何映射到數字波形的。一個8位的ADC表示可以將模擬波形分為28=256等份。例如示波器的測量範圍是±5 V ，峰峰值10V

，表示示波器能夠分辨的最小電壓為10V/256=39.06mV.

這也告訴我們數字示波器一個事實：選擇盡可能小的測量範圍，以便於獲得更準確的測量結果。測量範圍±1V
，8位分辨率分辨的最小電壓7.813mV。但是往往待測信號摻雜其他信號
，例如一個帶負載的開關，剛打開的瞬間會有一個7V的尖峰，然後才回到正常的0.5V。如果你想要測量該尖峰，那麼你就不能用最小的測量範圍。

一個12位的分辨率的示波器，當測量範圍為±5 V（峰峰值10V）

，將模擬信號分成212=4096等份，最小可分辨電壓為2.551mV。如果分辨率為16位，10V峰峰值電壓範圍被分為216=65536份，最小分辨電壓0.1526mV。一般情況下，我們需要在高分辨率慢速ADC和低分辨率快速ADC之前作出取舍。但是Pico Technology 的柔性分辨率5000係列示波器是一個例外，因為它允許你動態的在8位
、10位
、12位、14位
、15位、16位分辨率進行切換。不過分辨率的選擇同時使用的通道數量和最高采樣率。

一般的示波器都是8位的ADC分(fen)辨(bian)率(lv)，當(dang)然(ran)也(ye)有(you)一(yi)些(xie)高(gao)分(fen)辨(bian)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)。但(dan)是(shi)這(zhe)些(xie)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)是(shi)固(gu)定(ding)的(de)
，無(wu)法(fa)改(gai)變(bian)。所(suo)以(yi)在(zai)購(gou)買(mai)示(shi)波(bo)器(qi)時(shi)，我(wo)們(men)必(bi)須(xu)選(xuan)擇(ze)要(yao)買(mai)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)還(hai)是(shi)高(gao)采(cai)樣(yang)率(lv)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)（分辨率高，采樣率相對就低一些）。有些聰明的示波器廠家說他們的示波器可以使用8-14位的分辨率，也可以選擇不同的采樣率。他們可以單賣采集板卡，讓用戶可以將原有的示波器升級到更高的分辨率。TiePie就是這樣做的。除了之前提到的柔性分辨率示波器
，Pico Technology 也有最高14位的固定高分辨率示波器。一些其他大的示波器廠家也有高分辨率示波器。例如 力科HRO高分辨率示波器（12位分辨率）。

許xu多duo示shi波bo器qi表biao明ming可ke以yi有you等deng效xiao高gao分fen辨bian分fen辨bian率lv或huo軟ruan件jian分fen辨bian率lv增zeng強qiang功gong能neng。這zhe是shi通tong過guo濾lv波bo實shi現xian的de一yi種zhong軟ruan件jian增zeng強qiang技ji術shu。該gai技ji術shu可ke能neng對dui測ce量liang信xin號hao的de帶dai寬kuan有you一yi定ding的de影ying響xiang。千qian萬wan要yao注zhu意yi
，一yi個ge實shi際ji12位，100MHz帶寬的示波器跟通過8位分辨率

，100MHz示波器軟件增強技術實現12位分辨率是不一樣的。

用示波器的FFT模式（通常稱為頻譜分析儀模式），我們可以看到高分辨ADC和增強的分辨率的不同。如果隻需要在屏幕上觀看時域波形，那麼我們可能不會注意14位分辨率的精確度或者其他。但是
，如果需要測量諧波失真（THD），或者其需要精確測試頻率的應用，高分辨是直觀重要的。