技术文章
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浅谈示波器的分辨率的重要性
在查看多仪器设备的示波器功能或比较两台台式示波器时，我们首先要考虑的规格是带宽和采样率。虽然这些是极其重要的规格，但通常大多数设计工作都在大多数产品的极限范围内完成，需要考虑的更关键的规格是分辨率。您是否知道，虽然大多数流行的示波器从 8 位开始，但高分辨率正成为一种越来越重要（且越来越可用）的选项？
由于您通常必须在采样率和分辨率之间进行选择作为 ADC 和 DAC 的功能，因此这常常引出一个问题：为什么选择在示波器上优先考虑高分辨率？
示波器中的信号完整性和降噪
信号完整性和降噪对于敏感设计至关重要，分辨率在确保您看到的信号来自手头的电路而不是您正在使用的仪器的伪像方面起着重要作用。当采集大信号并寻找可能对设计的最终用途产生负面影响的较小分量信号时，这一点尤其重要。例如，使用 8 位分辨率，只能检测到 5 V 信号上约 19.53 mV 的差异。像 ADP3450 这样的 14 位示波器可以检测到相同5 V 信号上约 300 μV 的更小变化，从而更容易检测和调试敏感设计的问题。
通过比较上图和下图屏幕截图中心的磁滞图，可以最明显地看出此示例信号的分辨率差异。
在我们设计测试和测量设备以及 FPGA 开发板的工作中，高分辨率通常起着至关重要的作用。以下是一些示例：
在验证 FPGA 板上的电源时，寻找并能够看到纹波、负载瞬变和环路频率响应至关重要。这种情况发生在自然噪声环境中的小信号中，规格非常严格，并且必须具有高分辨率。
在测试和测量方面，使用示波器仪器验证产品的一部分是评估通道之间的串扰，并确保串扰不存在或可以忽略不计，以便每个通道上的信号测量不会相互影响。由于分辨率限制了本底噪声，如果没有高分辨率，我们在查看信号的频谱视图时将无法看到任何微小的串扰分量。为了确保我们的仪器不会引入噪声和扭曲信号，我们必须找到并消除潜在的串扰问题。
分辨率在更复杂的测试中也发挥着作用，例如确保准确的数字触发、交叉检测和信号的时间稳定。
什么时候采样率比分辨率更重要？
虽然分辨率在许多应用中都至关重要，但当然也存在更高的带宽和采样率比分辨率更重要的情况。在我们自己的设计中，这包括查看数字信号瞬变和测量宽带宽电路的波特图。话虽如此，也有很多情况下两者都很重要，软件增强的分辨率可以提供帮助，例如评估信号频谱和测量 THD、SNR 和 SFDR 等参数。在理想情况下，我们将拥有高分辨率、高带宽和高采样率的设备，同时保持价格低廉。
软件增强的分辨率具有可比性吗？
鉴于分辨率的重要性以及基于软件的仪器（例如我们的仪器）的普及，软件增强分辨率已变得越来越普遍，但它能像有机硬件分辨率一样可靠吗？答案是：视情况而定。
直方图清楚地显示了额外两位分辨率可能造成的差异。
软件增强分辨率涉及以特定方式对信号进行平均以获得额外的分辨率位。这允许暂时牺牲采样率，因为它可以根据情况在软件中启用或禁用。例如，Digilent 的 ADP3450 具有 14 位分辨率，可以通过软件增强到 16 位。但是，尽管软件增强分辨率（通过滤波或插值方案）可以帮助平滑信号，给人一种分辨率更高、噪声更低的印象，但它无法区分信号和噪声，并且会掩盖感兴趣的小信号。因此，在分辨率至关重要的情况下，硬件分辨率应优先于软件增强。
具有合理带宽和采样率的最佳价值范围是多少？
作为经济高效的高分辨率仪器的一个例子，Analog Discovery 2 和新推出的Analog Discovery Pro 系列具有高分辨率混合信号示波器，其带宽和采样率适合大多数应用。请继续关注该系列未来的新增产品，它们的速度将继续提高。
由于您通常必须在采样率和分辨率之间进行选择作为 ADC 和 DAC 的功能，因此这常常引出一个问题：为什么选择在示波器上优先考虑高分辨率？
示波器中的信号完整性和降噪
信号完整性和降噪对于敏感设计至关重要，分辨率在确保您看到的信号来自手头的电路而不是您正在使用的仪器的伪像方面起着重要作用。当采集大信号并寻找可能对设计的最终用途产生负面影响的较小分量信号时，这一点尤其重要。例如，使用 8 位分辨率，只能检测到 5 V 信号上约 19.53 mV 的差异。像 ADP3450 这样的 14 位示波器可以检测到相同5 V 信号上约 300 μV 的更小变化，从而更容易检测和调试敏感设计的问题。
通过比较上图和下图屏幕截图中心的磁滞图，可以最明显地看出此示例信号的分辨率差异。
在我们设计测试和测量设备以及 FPGA 开发板的工作中，高分辨率通常起着至关重要的作用。以下是一些示例：
在验证 FPGA 板上的电源时，寻找并能够看到纹波、负载瞬变和环路频率响应至关重要。这种情况发生在自然噪声环境中的小信号中，规格非常严格，并且必须具有高分辨率。
在测试和测量方面，使用示波器仪器验证产品的一部分是评估通道之间的串扰，并确保串扰不存在或可以忽略不计，以便每个通道上的信号测量不会相互影响。由于分辨率限制了本底噪声，如果没有高分辨率，我们在查看信号的频谱视图时将无法看到任何微小的串扰分量。为了确保我们的仪器不会引入噪声和扭曲信号，我们必须找到并消除潜在的串扰问题。
分辨率在更复杂的测试中也发挥着作用，例如确保准确的数字触发、交叉检测和信号的时间稳定。
什么时候采样率比分辨率更重要？
虽然分辨率在许多应用中都至关重要，但当然也存在更高的带宽和采样率比分辨率更重要的情况。在我们自己的设计中，这包括查看数字信号瞬变和测量宽带宽电路的波特图。话虽如此，也有很多情况下两者都很重要，软件增强的分辨率可以提供帮助，例如评估信号频谱和测量 THD、SNR 和 SFDR 等参数。在理想情况下，我们将拥有高分辨率、高带宽和高采样率的设备，同时保持价格低廉。
软件增强的分辨率具有可比性吗？
鉴于分辨率的重要性以及基于软件的仪器（例如我们的仪器）的普及，软件增强分辨率已变得越来越普遍，但它能像有机硬件分辨率一样可靠吗？答案是：视情况而定。
直方图清楚地显示了额外两位分辨率可能造成的差异。
软件增强分辨率涉及以特定方式对信号进行平均以获得额外的分辨率位。这允许暂时牺牲采样率，因为它可以根据情况在软件中启用或禁用。例如，Digilent 的 ADP3450 具有 14 位分辨率，可以通过软件增强到 16 位。但是，尽管软件增强分辨率（通过滤波或插值方案）可以帮助平滑信号，给人一种分辨率更高、噪声更低的印象，但它无法区分信号和噪声，并且会掩盖感兴趣的小信号。因此，在分辨率至关重要的情况下，硬件分辨率应优先于软件增强。
具有合理带宽和采样率的最佳价值范围是多少？
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