多个显示屏栅格对信号完整性的影响

现在的数字示波器使用模数转换器(ADC)将物理信号转换为离散的数字值。大多数示波器都具有8 位的模数转换器。这和每通道的256 个离散电平值相对应。当利用了模数转换器的全动态范围时。采集精度达到最大。

当同时观察多个通道时，通常的做法是缩小每个信号的垂直比例，以便在同一个栅格内显示全部的信号，如图1 所示。

图1 在一个栅格中显示两路信号

多窗口栅格可以将显示屏拆分成多个栅格，每个栅格窗口包括了数字化仪的全部动态范围。图2 所示的是物理上隔离的两个栅格，每个栅格还有一个全偏差的输入信号。

通过分割栅格获得的垂直精度保证了垂直和时间测量的精度。例如，图2 中幅值和峰--峰读数分别为975 mV 和1.015V ，相对而言，图1 中的读数则分别为935 mV 和 1.017 V

图2 在两个栅格中分别显示两路信号

图2 中的示波器读数更接近正弦信号发生器的预期输出值。通过使用多栅格，将通道信号进行缩放，使其包括数字化仪的更大部分的动态范围，可以提高数据精度。

标准的数字示波器包括四个输入通道。图3 所示的是在一个栅格上同时显示4 个输入通道信号的例子。每个输入通道的垂直比例均被缩小了，占全部的动态范围的25%。这相当于每个轨迹占模数转换器（6 位分辨率）的64 个离散电平值。在四栅格模式下采集图3 中同样的信号时，每个信号将具有8 位的精度。

图3 在一个栅格中采集显示4 路信号却只用了ADC 的6比特来表示

图3 中通道1 的斜坡函数被垂直拉伸，并和利用4 栅格进行采集获得的斜坡信号轨迹在图4中并排显示。显而易见，利用ADC 的的6 位进行采集获得的信号显示出采集的低精度，而在4 栅格模式下采集到的信号显示了ADC 的全部8 位，为高精度。

图4 四栅格8 比特表示的信号与单栅格6 比特所表示的信号详细视图比较