深入浅出解析：为什么高精度测量要选择12bit示波器？

示波器是电子工程师的核心工具，能够直观观察信号特性。本文通过对比实验，分析12bit和8bit示波器在信号捕捉和波形还原方面的关键差异，解释为何高精度测量工作中，12bit示波器能提供更可靠的测量结果。

8bit与12bit：数字背后的真相

什么是示波器的“bit数”时？简单来说，这是示波器ADC（模数转换器）的分辨能力，决定了仪器能够识别的最小电压变化。这个看似简单的数字差异，却能带来测量能力的质变：

8bit示波器：将输入信号量化为2^8 = 256个电平

12bit示波器：将输入信号量化为2^12 = 4096个电平

这意味着在相同的电压量程下，12bit示波器的分辨精度比传统8bit示波器提高了16倍。

实验对比：直观展示性能差异

为了验证两者的主要区别，我们用到一台12bit示波器ZUS5054Pro和8bit的示波器ZDS4054Plus来进行对比，用信号发生器来产生频率大小相同，幅度大小不同的正弦波，通过BNC线把波形接到示波器界面来进行波形对比。实验一：常规滚动模式观察我们用信号发生器输出一个频率1KHz，幅度为5Vpp的正弦波，滚动模式下观察波形我们不放大发现两者波形几乎一模一样：

12bit示波器

8bit示波器

实验二：低幅度信号测试有些人会说是不是信号幅度较小，所以看不出两个示波器有什么区别，那我们将幅度调到50mv，保持频率不变，同样的条件下观察波形，还是看不出明显变化：

12bit示波器

8bit示波器

实验三：单次触发放大观察

由于前面的都是在滚动模式下，我们看不出波形在两个示波器的区别，这次我们用Single模式单次触发一个波形，在实验二的条件下触发波形然后放大，这个时候就可以看到8bit的示波器会有台阶状失真，12bit的波形放大后还能平滑过渡：

12bit示波器

8bit示波器

为什么会出现这种差异？原因在于单次触发暂停时，ADC器件已经完成了采样过程。当我们放大观察这些已采集的波形时，12bit示波器由于具有更高的精度和分辨率（4096级别），能够更精确地记录信号的细微变化，因此即使在放大状态下也能平滑还原真实波形，避免失真。

12bit优势：不只是数字上的差异

1、更高的垂直分辨率

前面我们说，8bit的示波器把整屏的电压值分成了256份，而12bit示波器把整屏电压值划分成了4096份，意味着12bit的示波器可以捕捉到更细微的信号变化，提供更高的测量精度。

2、更丰富的信号捕捉细节

12位示波器由于垂直分辨率更高，能够捕获到信号的更多细节，包括微小的波动和噪声。这对于需要高精度测量的应用场景来说至关重要，如半导体测试、信号完整性分析等。

3、更大的动态范围

12位示波器提供了更大的动态范围，这意味着示波器能够同时捕获到低幅度和高幅度的信号，而不会出现失真或截断。下面可以看到同样条件下两个示波器进行采集波形，12bit示波器采集到的点数会更密集，在波形细节会更深一些。

示波器位数对比图

什么时候选择12bit示波器？

在选择示波器时，需要根据实际需求考虑位数。如果需要观察细微信号变化或进行精确的测量，12bit示波器是更好的选择。例如观察电源干扰信号等有幅度较大和幅度较小的信号，可以看到下图中的同样波形，12bit示波器放大后能很好的还原波形，8bit示波器已经完全失真。

8bit示波器

12bit示波器

总结

随着电子系统复杂度提高和测量精度要求增加，12bit示波器在高精度测量领域的优势日益凸显。通过本文的实验对比和技术分析，我们可以清楚地看到12bit示波器在信号细节捕捉和波形还原方面的明显优势，为工程师的设计与调试工作提供了更可靠的测量工具。

ZUS5054Pro示波器

示波器精度对比表

致远仪器ZUS5054Pro示波器采用12bit高速ADC，垂直分辨点数达到4096点，测量精度达到0.5%，是普通8bit示波器的16倍。ADC位数越高，示波器垂直分辨率越细，ZUS5000更精细的垂直分辨率，可以让我们看到更真实的波形细节。