示波器纵坐标原始数据单位是什么

示波器纵坐标（Y轴）原始数据本身没有物理单位，它是由模数转换器（ADC）输出的无量纲数字码值（如0~255、0~4095等）。其实际代表的电压值需要通过示波器的设置参数进行换算。以下是详细说明：

1. 原始数据的本质

• ADC量化码值：
  示波器的ADC将连续模拟电压信号转换为离散数字值，输出为整数码值。例如：

• 8位ADC：输出范围 0~255（共256个量化等级）。

• 12位ADC：输出范围 0~4095（更高分辨率）。

• 无单位数字：原始数据本身只是ADC的量化结果，例如 120、1800 等纯数字。

2. 如何关联到实际电压单位（伏特，V）？

原始数据需通过以下参数转换为电压（单位：V）：

$$V=\left(\frac{\text{原始数据码值}}{\text{ADC满量程码值}}\times \text{ADC满量程电压}\right)\times \text{探头衰减}$$

关键参数：

1. ADC满量程电压：
   由示波器的垂直灵敏度（Volts/div）和垂直格数决定。

• 例如：垂直灵敏度设为 1V/div，满量程8格 → ADC满量程电压 = 8V。

2. 探头衰减（如1×、10×）：
   若使用10:1探头，实际电压需 ×10（示波器通常自动校正，但原始数据可能需手动处理）。

3. 垂直偏移：
   若调整了波形位置，需扣除偏移对应的码值（示波器可能自动处理）。

示例计算：

• 假设：

• 原始数据 = 200（8位ADC，满量程码值=255）

• 垂直灵敏度 = 2V/div，满量程8格 → ADC满量程电压 = 16V

• 探头衰减 = 10:1（示波器未自动校正）

• 转换：

  $$V=\left(\frac{200}{255}\times 16V\right)\times 10\approx 125.5V$$

3. 为什么示波器不直接输出电压单位？

• 硬件限制：ADC仅输出数字码值，电压转换依赖软件校准。

• 灵活性：同一码值在不同垂直灵敏度下对应不同电压（如码值 100 在 1V/div 和 10V/div 下电压差10倍）。

• 存储效率：原始数据存储为整数更节省空间。

4. 注意事项

• 位深影响精度：
  8位ADC的电压分辨率较低（如满量程 16V 时，最小步进 16V/256≈62.5mV）。

• 噪声与校准：
  原始数据包含噪声和非线性误差，高精度测量需校准。

• 厂商差异：
  不同示波器可能对原始数据的处理方式不同（如是否预乘探头衰减）。

5. 总结

• 原始数据单位：无单位（纯数字码值）。

• 实际电压单位：伏特（V），需通过垂直灵敏度、探头衰减等参数换算。

• 核心公式：

  $$V=\left(\frac{\text{原始数据}}{\text{ADC满量程码值}}\times \text{满量程电压}\right)\times \text{探头衰减}$$