數(shù)字示波器的垂直分辨率指的是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的垂直分辨率，用來衡量示波器將輸入電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字值的**程度，通常用A/D的位數(shù)來表示.

梳理目前市面上各種品牌和型號示波器，在ADC 采樣后改善分辨率的方法可以歸納為三種信號處理算法： 平均，線性相位FIR 濾波、分組平均。 

1.平均 （Average ） 

如果信號是周期可重復(fù)的，示波器每**n 段重復(fù)波形，把它們按觸發(fā)位置對齊，相加后除以n，得到1 段平均后的波形，

常用算法原理和特點(diǎn) 

梳理目前市面上各種品牌和型號示波器，在ADC 采樣后改善分辨率的方法可以歸納為三種信號處理算法： 平均，線性相位FIR 濾波、分組平均。 

1.平均 （Average ） 

如果信號是周期可重復(fù)的，示波器每**n 段重復(fù)波形，把它們按觸發(fā)位置對齊，相加后除以n，得到1 段平均后的波形，

觸發(fā)位置抖動的結(jié)果是每段波形被錯位相加，平均后波形失真。當(dāng)信號本身的噪聲比較大時，失真現(xiàn)象更明顯。 

2.線性相位FIR 濾波（Linear Phase FIR Filter） 

噪聲在頻譜上通常分布得很寬?？梢圆捎脭?shù)字濾波的方法抑制信號帶寬以外的噪聲，從而提高信噪比、 改善垂直分辨率。一種常用濾波器類型為線性相位 FIR 濾波。在力科示波器中通過“增強(qiáng)分辨率”（ERES, Enhanced  Resolution）功能可以打開這個濾波器。由于是數(shù)字濾波，被測信號不再局限于周期信號。在 ERES 功能里能夠直接選擇增強(qiáng)多少bit 分辨率，其實(shí)就是選擇濾波器的帶寬。帶寬越小，信噪比改善得越多，增強(qiáng) 的分辨率位數(shù)就越多。下表是增強(qiáng)的分辨率位數(shù)和濾波器帶寬的關(guān)系。 

3.分組平均（Group Average ） 

這種算法在很多示波器里被稱為高分辨率采樣模式 （HiRES，High Resolution Acquisition Mode ）。一些示波器也稱其為線性平均（Linear   Average ），或者過采樣和線性降噪技術(shù) （Hypersampling & Linear  Noise Reduction ）。無論市場宣傳的名稱是什么，本質(zhì)還是對 ADC  采樣后數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理。這種算法的好處是也 可以用于非周期信號。示波器以*采樣率**波形，將一段波形的每n 個采樣點(diǎn)分成1 組，對1 組中n個采樣點(diǎn)取平均得到 1 個數(shù)據(jù)點(diǎn)存入**存儲器中。**終在示波器上顯示的波形是樣點(diǎn)分組平均后的數(shù)據(jù)，樣點(diǎn)數(shù)量被抽取了n 倍，

分組平均本質(zhì)上也是一種數(shù)字濾波。樣點(diǎn)抽取倍數(shù)越高，分辨率提升得越多。據(jù)某款示波器規(guī)格，當(dāng)抽取倍數(shù)為16 時，可由8bit 提升到12bit。 

同樣，分組平均提升分辨率的代價是性能受損和波形失真： 

 1）高采樣率和高垂直分辨率不可兼得。比如在8bit、40GSa/s  的示波器上要實(shí)現(xiàn)12bit 分辨率，處理后 的采樣率只能到2.5GSa/s 。要使處理后的采樣率達(dá)到5GSa/s，分辨率只能提升到11bit。 

2 ）示波器帶寬和垂直分辨率也不可兼得。在上一條例子中，要實(shí)現(xiàn) 12bit 分辨率，帶寬從4GHz 下降到500MHz。 

 3 ）工作在HiRes 模式下的示波器，使用者不能直接選擇增強(qiáng)多少bit 分辨率，它隨示波器的時間刻度動態(tài)變化。使用者不知道當(dāng)前增強(qiáng)了多少分辨率、帶寬下降到多少。 

4 ）分組平均算法對抑制高斯白噪聲有效果，而對于示波器ADC  的INL  （積分非線性）引起的噪聲沒有抑制作用。 

5 ）信號比較陡峭的邊沿在HiRES 模式下，容易欠采樣。例如信號邊沿原本有16 個采樣點(diǎn)，為了提高4bit分辨率，需要每 16 個點(diǎn)取平均。結(jié)果邊沿只剩下 1 個樣點(diǎn)。不少示波器以sin(x)/x  方式做內(nèi)插，在欠采樣的情況下會導(dǎo)致吉布斯現(xiàn)象，使本來正常的邊沿出現(xiàn)過沖、振鈴：

6 ）分組平均也會顯著降低示波器波形更新率。 

 7 ）分組平均可以有條件地提升分辨率，卻不能改善示波器的準(zhǔn)確度。例如具有硬件12bit ADC 示波器的直流增益精度可以達(dá)到±0.5% 。采用過采樣和線性降噪技術(shù)提升到12bit 分辨率的示波器，直流增益 精度仍然是8bi ADC 示波器的水平：±2%