許多高精密度的儀器在其 ADC 中使用大量位元。例如，如 Keithley 2002 的精密數位萬用電錶 (DMM) 最多可以使用 28 位元進行量測。那麼，為什麼傳統上示波器解析度會較低？傳統上，示波器是使用 8 位元 ADC，因為示波器 ADC 技術會優先考慮取樣率。8 位元 ADC 可提供高取樣率，因此具有出色的時間解析度。現在，即使是相對便宜的示波器也能以 GS/s 的速度進行取樣。 相較之下，萬用電錶的取樣率要低得多，大約為每秒數十到數百個取樣。
針對具有數百種頻率且 TTL 電壓位準在 0 至 5 V 的訊號，示波器中的 8 位元 ADC 可在擷取速度和振幅準確度之間取得良好的平衡。對於此類型的訊號而言，通常 8 位元解析度便已足夠。
但是，隨著我們轉向如 IoT 裝置、行動裝置和自動駕駛汽車等新技術，由於這些技術皆與高速網路、低干擾和低功耗等因素息息相關，工程師將面臨著以更高的準確度驗證極微小振幅訊號的全新挑戰。
對解決較小訊號細節的需求推動了提升 ADC 位元數量的需求，同時小心地降低示波器雜訊。
傳統的 8 位元 ADC (忽略超高取樣和後處理) 可提供 28 = 256 的垂直數位化位準。對於電源供應器設計等要求在相對較高電壓範圍內具有更高垂直解析度的應用而言，此位準可能過於粗 糙。 相較之下，12 位元 ADC 可提供高達 12 2 = 4096 的垂直數位化位準，顯著地提升了垂直解析度 (圖 2)。
ASIC 是 Tektronix 12 位元示波器的 核心
Tektronix 的新型 4、5、6 系列 MSO 示波器配備了12 位元 ADC 技術，可協助您準確地擷取微小的訊號細節。高解析度由稱為 TEK049 的自訂 ASIC 提供，如圖 3 所示， TEK049 正是每個 Tektronix 4、5 和 6 系列 MSO (混合訊號示波器) 的核心。由於 TEK049 中整合的電路，這些示波器可支援高畫質顯示，並具備多達 8 個 FlexChannel ®輸入，12 位元垂直解析度和最高 16 位元解析度 (使用超高取樣)。這是高度整合的晶片上混合訊號系統 (SOC)，具有 4 億個電晶體和 20 億條連線，包括四個 ADC 和訊號處理。 ADC 可達到高達 25 GS/s 的取樣率。
量測案例研究：電源供應器切換量測
在此範例中，我們將評估電源功應器中的切換部分。此量測具有一定的挑戰性，因為我們要查看較大切換訊號上的振鈴週期。 與切換訊號的振幅相較，振盪相對較小。
圖 4 顯示了使用具有不同垂直解析度的示波器進行的相同測試。 切換式電路在每個週期後都會振鈴，其目的是檢查振盪。若要查 看整個切換週期，必須將垂直刻度設定為 1 V/div 左右，以使訊號能配合顯示器的 10 個分區來顯示。
量測結果
圖 5 和 6 顯示了在相同條件下的兩部示波器：(250 MSa/s 取樣率，10 k 取樣，每分區 1 V)。兩種儀器皆使用了相同的 IsoVu 光學隔離電壓探棒，實際消除了探棒雜訊的影響。 您會看到， 使用 8 位元示波器時，高縮放係數的結果非常有限，因為會出現大量的量化步長，因此很難以分析振盪。但是，12 位元示波器可清楚地顯示在類似縮放設定下的振盪。
新型 4、5 和 6 系列 MSO 提供了 12 位元垂直解析度，可查看更多訊號細節並進行更精確的量測。
如需深入瞭解有關用於達到更高解析度擷取詳細資料的技術，請下載白皮書「達到更高的垂直解析度以進行更精確的量測」。