隨著電力電子技術的發展，低功耗器件的大量應用以及更加嚴苛的行業標準約束，工程師對測試的精度越來越關注。今天就讓我們來談談ADC的位數對于示波器測試精準度的影響。

在示波器信號處理流程中，有個非常重要的硬件指標就是ADC的位數。

圖1. 示波器信號處理流程簡圖

為什么很多工程師非常關注ADC指標？對測試的影響？

ADC模數轉換器，很多高精度儀器會采用比較高位數的ADC，如功率分析儀基本會采用14或者16bit的ADC來搭建，而對于高精度的萬用表甚至采用22bit ADC做信號的精準測量。那為什么市面上示波器則基本都是采用8bit ADC來作為信號的模數轉換，因為8bit ADC可以將轉換速率在十幾個納秒內完成，從而可以保證對于快速信號的時間分辨率和精度。這也就是為什么很多工程師會如此關注示波器的采樣率，而很少關心示波器幅值測試的精度。示波器廠家在選擇8bit ADC其實是對采集速度和幅值精度做一個最佳的平衡。

現在工程師面臨著新的挑戰，越來越多的場景需要準確測試高速小信號，傳統的8bit 示波器就顯得有點尷尬，工程師對現有示波器測試結果有所顧慮。

圖2. Tek049芯片

新型12位ADC是目前世界上速度最快的轉換器，內部運行速率達25GS/s，每通道采樣率要比以前的同類示波器高出25%。12位實現了4096種垂直模數轉換電平，分辨率比采用8位ADC的示波器高出16倍。每條ADC通道基于交織連續接近寄存器(SAR)結構，每塊Tek049芯片包括四個ADCs，實現了100GS/s的總吞吐量。

12bit示波器成為“芯”趨勢

電源設計工程師，面臨著更多微小信號測試的場景。

1. 紋波測試，隨著電力電子技術發展及應用，很多電源紋波已經得很小，尤其是板級設計電源軌紋波測試從幾十mV到現在的十幾mV甚至幾個mV，傳統的8bit示波器已經不能滿足測試需求。

圖3. 12bit ADC和8bit ADC示波器對開關管下沿測試對比

2. 開關器件系統調試，工程師會比較關注開關邊沿的震蕩信號，這非常考驗示波器幅值測試的分辨率和精度。

如圖3所示是開關導通的波形，為測試完整的波形，需要對示波器設定選擇一個較大的量程；同時工程師需要對邊沿的震蕩的細節進行觀測，上圖是8bit和12bit示波器測試的對比。藍色波形是8bit示波器測試，因為其垂直分辨率的限值放大后出現臺階式的波形，基本無法進行分析；綠色的波形是12bit示波器測試，放大后輕松準確的觀測信號的細節。

圖4. 12bit ADC和8bit ADC示波器測試效果對比

3. 還有一類更加挑戰的測試就是疊加在一個大的信號上的小信號測試。為測試到信號的整體，必須選擇一個較大的量程，但因為要看到其微小信號變化，歸根結底還是驗證示波器的垂直分辨率的指標。圖4就非常清楚展示了不同的測試對比。

圖5. 逆變器電壓波形

在測量這種特殊器件時，其中一個突發包測得650V峰峰值，每隔1.7Hz發生一次，如圖所示。為在示波器中捕獲這個信號，我們需要700V滿刻度(70V/div*10個豎格)，普通8bit示波器只能看到256個數字化電平( 泰克示波器在全部10個豎格中是256個數字化電平)，該量程下分辨率最小為2.8V左右。遺憾的是，信號基線中丟失了一個超低阻尼信號，其幅度不到幾伏。

但是當采用12bit ADC示波器測試可以輕松把振鈴細節從噪聲中分離出來，清晰可見。現在可以查看直到30mV的細節！

圖6. 滿量程下對放大信號基線部分

示波器12bit ADC已經成為測試行業的趨勢，泰克新一代12bit示波器大大增加了工程師的測試信心，也為工程師提供了準確測試高速信號的方法。