四個原因：

• 因為現代儀表具有自動量程功能。
• 因為模擬系統的動態範圍將不支持9 ^{1 sup> ⁄ _{2 sub>位，在1V範圍內，本底噪聲將為納伏（您可以不能由於熱噪聲而使其低於納伏，而沒有顯著冷卻您的測量，電纜和儀表以降低熱噪聲溫度），並且低於9的所有數字都會很吵。}}
• ADC通常具有5V的範圍，即使使用24位ADC，您每位將具有大約60nV的電壓，這限制了最後幾位的分辨率。
• 在通常使用的6.5位儀表上，在正常實驗室附近進行的大多數測量都具有uV範圍內的噪聲。最後一個數字通常在6.5位數的儀表上有噪聲。對於某些應用程序，再多一位數字可能是不錯的選擇，再過三位則是輕浮的。

即使是毫伏表也沒有9 ^{1 sup> ⁄ _{2 sub>數字。}}

對於大多數測量，6位（或大約6位）就足夠了，因為必須非常小心地將本底噪聲降低到1μV以下。

這是一個很酷的標尺，它也說明了這一點：

來源：理解和施加參考電壓

使用模擬子系統很難獲得大於140dB的增益，並且在那一點上您的分辨率也受到限制。由於所有模擬電子設備固有的噪聲，增益無濟於事，您會增益信號，也會噪聲。

營銷部門可以要求提供更多的數字，但這不會幫助工程師。

拋開信號處理的挑戰，讓我們研究一下本底噪聲。

一個62歐姆的電阻在290開爾文溫度下產生1納伏/ rtHz RMS噪聲，而忽略了各種晶體缺陷貢獻者，其中一些與電流水平有關，可能會將納伏電壓提高幾個數量級。

因此，在1伏輸入滿量程範圍內，我們有1納伏的隨機噪聲基底。如果將有效噪聲帶寬限制為每秒1個週期。

這為我們提供了9個十進制數字或30位（或帶符號的31位）。

我們必須有多少輸入信號功率？

使用V _{noise_cap sub> = sqrt（K * T / C）作為開關電容濾波器，我們了解到290開爾文溫度下的10pF電容器將產生20微伏RMS隨機噪聲。這種噪聲來自SWITCH（例如，FET關閉時的FET）。}

我們需要將本底噪聲降低20,000倍。

這需要一個尺寸為10 pF * 20,000 * 20,000 = 4,000 * 1,000 * 1,000 pF的電容器。

或4毫法拉。

這需要什麼傳感器能量？

功率=頻率*電容*電壓^ 2

傳感器功率= 1 * 0.004法拉* 1伏^ 2

傳感器功率= 0.004瓦

什麼傳感器產生4毫瓦？帶有10歐姆（線圈電阻）的動圈式唱頭可以產生200 microVoltsRMS的輸出。使用功率= Vrms ^ 2 /電阻，我們發現功率= 4e-8 / 10 = 4e-9 = 4納瓦；因此，即使是經過嚴格過濾的音色，我們也不應該期望黑膠唱片中會出現30位音樂。

現在，為了娛樂，請猜測62歐姆和0.004法拉的有效噪聲帶寬是多少？ -3dB角約為每秒4弧度。從DC積分到無窮大，您每秒可獲得6.28弧度。

大自然不好玩嗎？

除了我所了解的需求和準確性之外，還有兩個問題：洩漏和噪音。

如果使用高壓（例如，測量100伏特至9.5位數），則會遇到洩漏問題：電壓會導致微小電流在許多不同點之間流動（例如，同軸電纜的正極和負極端子電纜之間）電纜，儀表開關內的電纜等），這與最後一個8.5位數的儀表相比，您的最後一位數字沒什麼用。

但是當您使用較低的電壓（例如1伏）時，就會遇到噪聲和熱失調問題。 1伏的最後一位數字將是1納伏。給定您想要的輸入阻抗（因為即使最小的負載也會在9.5位數字上起作用），因此需要非常長的測量時間才能消除熱噪聲。那時，1 / f噪聲確實進入畫面，並且使所有情況變得更糟。似乎還不夠：熱電壓（兩種金屬之間存在溫度梯度時在兩種金屬之間產生的電壓）可能在微伏量級！

因此，所有這些事情都需要令人難以置信的控制才能解決，這超出了實驗室中實際可行的範圍（實際上，要在較低範圍內獲得6.5位儀表的真正性能，您已經需要採取熱感之類的措施除非考慮進行極端校準，否則應將EMF和洩漏考慮在內）。在這種情況下，絕對參考實驗室通常會使用基於約瑟夫遜結的自定義參考，其中使用低溫溫度和量子物理學將時間（頻率，實際上）的測量值轉換為電壓的測量值。這些可能耗資數千美元，並需要大量專業知識才能操作。

可能有需要，但不是很需要。沒有多少人需要那麼高的精度，只有一些高端公司可能製造的機器也具有那麼高的精度（對於需要使用9.5位數字萬用表進行測量的零件）。但是，我可以想像有一個“需求”，或者至少是一個願望。

之所以沒有，是因為以這種精度製作一個可能很昂貴；如果有可能，那就太貴了，沒人會買。

比喻是一家知名的晶圓步進公司，該公司以納米精度製造機器。這些機器在很大程度上取決於光學鏡片的質量。這個世界上很少有公司可以製造出優質的鏡片，而這家晶圓步進公司希望擁有更好的鏡片，但付出的代價是他們可以從客戶那裡獲得回報。

在我之前從事的項目中，我們為Penning阱實驗構建，測試並使用了精密電壓源。我們需要 \ $ 100 \，\ text {V} \ $ span>源在sub- \ $ \ mu \ text {V} \ $ span>範圍。

在8.5位萬用表和該級別進行測量的一個問題是，您必須處理熱電勢和接觸電勢，這會嚴重降低精度。另外，除非您具有良好的測試設置熱穩定性，否則兩種效果通常都取決於溫度，這會降低精度。如果您使用的是9.5位數的萬用表，則必須更好地控制測量環境。

如果真的需要9.5位萬用表，則當前的ADC技術還不夠。我想您可以為此目的設置低溫潘寧阱。它必須是定制的，要花費幾十萬美元和一到兩個博士生。但這是可以完成的！校準將是最棘手的部分，但可以針對約瑟夫森結陣列（主要標準）進行校準。