對于測試儀器來說，精度、可靠性、穩(wěn)定性及功能是非常重要的幾個指標(biāo)，這也決定了工程師對測試結(jié)果的信心?；谑静ㄆ鞯脑O(shè)計原理，它具有非常高的采樣速率，時間精度可以保證，但很多工程師卻忽略了其幅度的測試精度。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，低功耗器件的大量應(yīng)用以及更加嚴(yán)苛的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)約束，工程師對測試的精度越來越關(guān)注，開始不滿足于市面上示波器幅度測試的分辨率和精度了。

對于示波器這種測試儀器，如何選擇和設(shè)定可以獲得最優(yōu)的測試精度呢？

在進(jìn)行測量時，您可以把數(shù)字示波器看成一個測試系統(tǒng)，來改善測量結(jié)果（參照圖1）。在對示波器工作模式、探頭特點、濾波技術(shù)及整個系統(tǒng)交互方式有了基本了解之后，您可以改善小信號的測量效果。

為實現(xiàn)高精度測量，必須考慮整條信號路徑，從探頭尖端，到示波器的模擬前端、采樣和數(shù)字信號處理。如圖1 所示的每個系統(tǒng)單元都會影響測量精度，可以進(jìn)行優(yōu)化，以實現(xiàn)最佳結(jié)果。

圖1. 示波器測試系統(tǒng)示意圖

1、示波器模數(shù)轉(zhuǎn)換

為提高測試精度最理想的方式是提高示波器ADC 位數(shù)，但是因為ADC 采樣率和垂直分辨率性能的互相制約，目前市面上常見的示波器是采用8bit ADC。我們換個角度來看，理論上用滿其垂直的動態(tài)范圍，分辨率就是垂直量程/ 256（28），如果采用12bit ADC的示波器其分辨率為垂直量程/4096(212)。顯而易見，高比特的ADC可以在測試精度上帶來非常大的提升。

現(xiàn)在工程師面臨著很多小信號測試的挑戰(zhàn)，如果您是電源設(shè)計的工程師，紋波測試非常重要，過去紋波電壓從幾十到一百多mV 到目前只有十幾mV，甚至很多筆記本和手機(jī)上小到幾個mV 的微小紋波測試。這就對測試用的示波器的分辨率提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，泰克全新一代示波器其硬件12bit ADC 輕松解決微小信號的測試問題。

還有就是疊加在一個大的信號上的小信號測試。為測試到完整的信號，需要選擇一個較大的量程，但是又要保證能測試到微小信號變化，如何能準(zhǔn)確測試呢？歸根結(jié)底還是考驗示波器垂直分辨率的指標(biāo)，請參考圖2 就非常清晰顯示了其測試效果的對比。

圖2. 不同位數(shù)ADC 示波器測試小信號對比

2、示波器前端放大器

示波器信號接入第一部分就是前端放大器，它非常重要。前端放大器是專為微小信號測試而設(shè)計的，可以使測試設(shè)備有更廣泛的應(yīng)用。但是前端放大器在放大有用信號的同時也將噪聲放大，理想的情況是選用噪聲系數(shù)較小的前置放大器。示波器可檢測的最小信號也主要取決于前置放大器的噪聲。在泰克全新一代示波器提升了前端放大器的硬件性能，本底噪聲降低30%，從而提升了小信號的測試精度。具體的請參考圖3。

圖3. 泰克新MDO3系示波器和傳統(tǒng)示波器本底噪聲對比

3、示波器采集模式

在泰克示波器中，“采集模式”一詞指波形數(shù)據(jù)的原始表示，通常是8 位分辨率。所有后續(xù)處理操作( 顯示、自動測量、光標(biāo)、數(shù)學(xué)和應(yīng)用) 都基于采集模式定義的信號數(shù)據(jù)表示。大多數(shù)示波器中默認(rèn)的采集模式是采樣模式。這是最簡單的采集模式，在這種模式下，普通示波器以選擇的采樣率（直到最大采樣率）用8 位量值表示波形上的每個點。

在測量低壓小信號時，有兩種采集模式非常重要，具體視波形的可重復(fù)性而定，因為它們可以用來改善測量分辨率：平均模式和HiRes 模式。下面幾節(jié)詳細(xì)介紹了這兩種模式。

①平均模式