本文講解LOTO示波器的上位機垂直分辨率（ADC）可以從到8位一直可以到13位，但是它硬件上是八位ADC的，那是怎么做到垂直分辨率能達到13位呢？這中間是一個變化的過程，它并不是8位和13位兩個擋位，而是中間有9, 9.1,...... 到13這樣的變化，是通過犧牲采樣率，然后來彌補垂直分辨率。

圖1. 界面展示

如圖1所示，現(xiàn)在時間擋位是1毫秒擋位，可以在示波器右上欄看到此時的垂直分辨率是8bit，它現(xiàn)在采用率是781 Khz，右側下部分是模式選擇，現(xiàn)在是峰峰值模式（Peak-detect Mode），Normal是常規(guī)模式或者叫實時模式，Hight-Res是高分辨率模式。在常規(guī)模式下，它的零電壓的噪聲線的粗細程度適中，然后我們再看峰峰值模式，相比常規(guī)模式，它的噪聲會更密，尖刺會更多一些，這是因為峰峰值模式是波形最真實的樣子。我們再看高分辨率模式，它的分辨率的精度就會非常高，基本上就沒有噪聲了，這時候界面顯示它是十位的垂直分辨率。峰峰值模式的時候垂直分辨率是八位。我們可以滾動滑塊，這樣就可以控制它的分辨率位數(shù)，如圖2所示，在高分辨率模式下，滑動該滑塊，最小的分辨率是9.1位，然后滾到另一頭，最大的分辨率是10.6位，此時波形精細一些。

       圖2. 高分辨率模式下的可調垂直分辨率演示

我們再看一下，現(xiàn)在時間擋位是一百兆采樣的檔位，高分辨率模式下，垂直分辨率是10.2位，峰峰值模式它就是8位，實時模式它也是8位。

如果我們用更高的采樣率，峰峰值模式和高分辨率模式也是8位。為什么都是8位？即便挪動分辨率滑塊，它的位數(shù)也沒法變了，這是因為它已經沒有辦法去犧牲采樣率來達到提升分辨率的目的了。

那只有在測中速或者低速一點的信號，這種一百兆的擋位，它是有能力去犧牲采樣率然后再提升它的垂直分辨率的。我們來看一下它在波形上的反應，產生一個PWM波信號，頻率是200hz，那這種情況下我們用的是峰峰值模式，它波形是很粗的，如圖3，為什么很粗？是因為疊加了一些本體噪聲，這是系統(tǒng)固有的， 也可能是環(huán)境中干擾進來的電磁波或者是它電路本身會有一些噪聲。

   圖3. 峰峰值模式下的垂直分辨率

那如果用實時模式，我們會發(fā)現(xiàn)這個噪聲會稀疏一些，如圖4所示，我們看高分辨率模式，波形會很細，它的噪聲幾乎看不見，見圖5，它通過犧牲了采樣率把垂直分辨率從8位變到10.5位，所以它會很清晰。

圖4. 實時模式下的垂直分辨率

圖5. 高分辨率模式下的垂直分辨率

只有高分辨率模式下可以實現(xiàn)把我的示波器從8位的垂直分辨率提升到13位以內的垂直分辨率，那就是更大的時間擋位，對應的位數(shù)越高。取決于現(xiàn)在選的時間檔位和當前用的采樣率以及當前緩沖區(qū)域的大小，這三個因素綜合決定了垂直分辨率是多少位，它的好處優(yōu)勢是比如有一個波形，疊加了很嚴重的高頻噪聲，基本上看不清這個波形大概是什么形狀，那這時候我們用高分辨率模式，它就把那些高頻的噪聲去除掉了，可以把信號原本的樣子畫地清清晰晰。圖6是未采用高分辨率模式的波形，圖7是采用高分辨率模式下的波形。

圖6. 噪聲信號在峰峰值模式下的波形

  圖7. 噪聲信號在高分辨率模式下的波形

峰峰值模式是最真實的狀態(tài)，它上面疊加了一些小尖刺，小噪聲，它是客觀存在的，不能因為說我覺得信號不好看，就改成高分辨率模式，但是這個不是真實的。

下面我們來看一個案例，我們故意采一個波形在邊沿有過沖，有尖刺的一個波形，那這個波形的尖刺是真實存在的，如圖8。那我們在高分辨模式下看它的邊緣就不會有尖刺，就是通過算法，損失掉了一部分突發(fā)的尖刺信息，見圖9。

圖8. 帶尖刺噪聲的方波信號

我們看這個圖，是一臺傳統(tǒng)的數(shù)字示波器采的波形，見圖10，跟我們剛才看的演示是一樣的，第一張圖像是8位ADC的采樣，它是峰峰值模式的采樣，上面疊加了很多的固有噪聲，這是正常。然后第二個波形，就是我們剛才用的分辨率的算法得到的，第三個波形是真正的用一個硬件是12位的ADC采集到的波形，這三個對比就比較直觀了。

圖11. 12位和16位的對比

它的原理見圖12，圖中原始信號的波形是正弦波，我們ADC采樣可以采集很多個橙色的小球。那如果是實施采樣，圖中畫的是藍色的點，那我們該怎么取藍色點呢？我們能先取黃色的小點放上去，然后中間的一些灰色點就丟掉了。那這種的是實時模式。

圖12. 不同模式信息采集原理

峰峰值模式就是這些灰色的點，也不分段，一個不丟，它有一部分是有一個壓縮的一個算法，可以把它壓縮。但是這之間出現(xiàn)的尖刺最后都能還原出來，這是峰峰值模式。

高分辨率模式簡單的說，圖中我們多個橙色的點畫成一個綠色點，這么多點畫成一個綠色點是通過取平均，取平均以后它的分辨率就會提升了，相當于提升了垂直分辨率，但是能提升多少呢？這取決于取平均的點數(shù)，即使參與點數(shù)的多少。這個就是說我們可以犧牲采樣率來提升分辨率。能提升多少就跟能犧牲多少采樣率有關了。前面我們提到的有些擋位，可以犧牲很多采樣率，這些點我可以取很多，這么多點求平均，波形一定能很細膩，但是有些檔位點數(shù)就不夠了，采樣點就很少了，可能就兩個或者三個點取平均，或者壓根就沒有取平均，采樣點有多少就畫多少，這時候就沒辦法提升采樣率了。