存儲示波器的時基設置對分辨率有何具體作用？

一、時基（Time Base）與分辨率的核（hé）心（xīn）關係

1. 時基定義：
   時基是示波器水（shuǐ）平軸的時間刻度，決定屏幕上一格（div）代表的時間長度（如1 μs/div、1 ms/div）。
2. 分辨率本質：
   信號的 時間分辨率（時間軸上最小可分（fèn）辨的時間間隔（gé））和（hé） 電壓分辨率（幅度軸上最小（xiǎo）可分辨（biàn）的（de）電壓變化）均與時基設置直接（jiē）相關。

二、時基設置對時（shí）間分辨率的影（yǐng）響

1. 關鍵（jiàn）原理

• 公式：

• 簡化理解：
  時（shí）基越大（每（měi）格時間越長），單格內包含的采樣點越（yuè）少，時間分辨率降低；
  時基越小（每格時間越短），單格內采樣點越多，時間分辨率提高（gāo）。

2. 示例說明

• 條件：

  • 采樣率 = 1 GSa/s（10⁹ 采樣點/秒）。
  • 屏幕水平格數 = 10 格。

• 計算：

  
  

  時基設置	每格時間	單格采樣點數	時間分辨率
  1 μs/div	1 μs	1000	1 ns
  10 μs/div	10 μs	10,000	10 ns
  1 ms/div	1 ms	1,000,000	100 ns

  
  

• 結論：

  • 時基從1 μs/div增大到1 ms/div時，時間（jiān）分（fèn）辨率下降100倍（bèi）。

三、時基（jī）設（shè）置對電（diàn）壓分辨率的影響

1. 量化誤差與ADC位數

• ADC位數：示波器的模數轉換器（ADC）位數決（jué）定垂直方向（xiàng）的量化等級。

  • 8位ADC：256級量化（$2^8$）。
  • 12位ADC：4096級量化（$2^{12}$）。

• 量化誤差：

• 時基間接影響：
  時基增大時，單格（gé）內采樣點（diǎn）減少，信號平均（jun1）化程度（dù）降低，可能放大量化噪聲。

2. 示例說明

• 條件：

  • 垂直滿量（liàng）程 = 10 V。
  • ADC位數 = 8位。

• 計算：

• 時基影響：
  • 時基增大時，若信號變化較快，單格內信（xìn）號（hào）幅度變化可能超過量化分辨率，導致細節丟失。
  • 時基減小時，單格內信（xìn）號（hào）更平（píng）滑，量化（huà）誤差（chà）影響減弱。

四、時基設置（zhì）對波形細節（jiē）的影（yǐng）響

1. 快速（sù）信號的捕捉

• 問題：
  • 高速信號（如100 MHz時鍾）的（de）周期為10 ns。
  • 若時基設置為1 ms/div，單（dān）格時間遠大於信號周（zhōu）期，波形將顯示為一條直線。
• 解決方案：
  • 將時基調整為10 ns/div或更小（xiǎo），確保單格內包含多個信號周期（qī），顯示完整波形。

2. 慢速信號的放大觀察

• 問題：
  • 低（dī）頻信號（如1 Hz正弦波）的周期為1秒。
  • 若時基設置為1 μs/div，單格（gé）僅顯示信號極小片段，無法觀察完整周期（qī）。
• 解決（jué）方（fāng）案：
  • 將時基調（diào）整為100 ms/div或更大，單格內包含更多信號（hào）周期，便於（yú）觀察（chá）整體趨勢。

五、時基（jī）設置與存儲深度的協同作用

1. 存儲深（shēn）度限製：
   • 存儲深度 = 采樣率 × 記錄時間（jiān）。
   • 示例：
     • 存儲深度 = 1 Mpts，采樣率 = 1 GSa/s，則最大記（jì）錄時間 = 1 μs。
     • 若（ruò）需記錄1 ms信號，需降低采樣率至1 MSa/s，或增加存儲深（shēn）度至1 Gpts。
2. 時基與存儲深度的權衡：
   • 小時基（高采（cǎi）樣（yàng）率）：需更大存儲深度以（yǐ）記錄長時間信號（hào）。
   • 大時基（低采樣率）：可減（jiǎn）少存儲深度需求，但可能丟失信號細節。

六、時基設置的實用建議

1. 根據信（xìn）號頻率選擇（zé）時基：
   • 高頻信號（>10 MHz）：時基應 ≤ 10 ns/div。
   • 中頻（pín）信號（1 kHz - 10 MHz）：時基應 1 μs/div - 1 ms/div。
   • 低頻信號（<1 kHz）：時基應（yīng） ≥ 1 ms/div。
2. 平衡時間分辨率與（yǔ）存儲深度：
   • 需長時（shí）間記錄時，適當（dāng）增大時基，減少存儲深度需求（qiú）。
   • 需高時間分辨率時，減小時基，增加存儲深度或（huò）降低采樣率。
3. 利用觸發模式優（yōu）化顯示（shì）：
   • 單（dān）次觸發：捕捉瞬態事（shì）件，需合理設置時基和預觸發時間（jiān）。
   • 自動觸發：觀（guān）察周期信號，時基應覆（fù）蓋至少一個完整周期。

七、結（jié）論

• 核心原則：
  時基設置直接影響示（shì）波器的時間分辨率（lǜ）和電壓分辨率，需根據信號特性（頻率、幅（fú）度、持續時（shí）間）和測量需求（細（xì）節（jiē）觀察、長時間記錄）進行優化。
• 實踐（jiàn）建議：
  1. 明確需求：確（què）定需要觀察的信號細節和記錄時間。
  2. 計算時基：根據信號（hào）頻率和屏幕水平格數（shù），選擇合適的時基設置。
  3. 驗證效果（guǒ）：通過實際測試驗證（zhèng）波形顯示是否滿足需（xū）求，必要時調整時基或存儲深度。

示例：電源紋波分析

• 需求：觀（guān）察100 kHz電源紋波，幅度為10 mV。
• 時基設置：
  • 信號周期 = 10 μs，建議時基 ≤ 1 μs/div。
  • 垂直滿量程 = 1 V，12位ADC的電壓分辨率 = $1\text{V}/4096\approx 244\mu \text{V}$，可（kě）清晰顯示10 mV紋波。
• 存儲（chǔ）深度：
  • 若需記錄1 ms信號，采樣率（lǜ） = 100 MSa/s，存（cún）儲深度需 ≥ 100 kpts。

通（tōng）過合理設置時基，可確保信號細節的準確捕捉和（hé）顯示。