广告

如何确定是否需要更高的示波器带宽?示波器带宽如何计算?

2021-10-28 高速射频百花潭 阅读:
示波器有很多不同规格,确定了可捕获和测量信号的准确度。但是示波器的主要规格是其带宽。那么,如何确定是否需要更高的示波器带宽?示波器带宽如何计算?
     示波器有很多不同规格,确定了可捕获和测量信号的准确度。但是示波器的主要规格是其带宽。在电子工程在校学生实验中使用的示波器可能具有足够的带宽,可供教授将分配的大多数 (如果不是全部)实验使用。当您最终完成电子工程课程,进入电子行业工作时,很可能您需要从您公司的仪器池中选择一个示波器来对您的设计执行测试,或者可能被委派对各种要采购的示波器进行评估。本示波器带宽教程将为您提供一些有益的提示,告诉您如何选择具备数字和模拟应用的适当带宽的示波器。但是首先,让我们来定义示波器带宽。

什么叫示波器带宽?示波器带宽的定义tV9ednc

所有示波器都具有以较高频率展示的低通频率响应,如下图所示。大多数带宽规格为 1 GHz 以及更低的示波器通常具有高斯频率响应。示波器高斯频率响应近似于单极点低通滤波器,即您可能已在某些电路课程中学过而且可能绘制为波特图的一些内容。tV9ednc

示波器高斯频率响应tV9ednc

按 3 dB 衰减输入信号的最低频率被视为示波器的带宽 (fBW)。以 -3 dB 频率执行信号衰减会转换为约 -30% 幅度误差。换句话说,如果将 1 Vp-p、100 MHz 正弦波输入 100 MHz 带宽示波器中,则使用此示波器测量的峰峰值电压会在约 700 mVp-p (-3 dB = 20 Log [0.707/1.0]) 的范围内。因此,您无法对示波器带宽周围具有超高频率的信号执行准确测量。tV9ednc

与示波器的带宽规格密切相关的是其上升时间规格。具有高斯类型的频率响应的示波器的上升时间约为 0.35/fBW (基于 10% 至 90% 标准)。但是,您需要记住,示波器的上升时间不是示波器能够准确测量的最快边沿速度。而是当输入信号具有理论上无限快的上升时间 (0 ps) 时,示波器可能产生的最快边沿速度。尽管从实际角度看,这一理论规格无法测试 (由于脉冲发生器不具备无限快速边沿),但是您可以通过输入边沿速度比示波器的上升时间规格快 5 到 10 倍的脉冲,来测试示波器的上升时间。tV9ednc

我是否需要更高的带宽?tV9ednc

带宽:带宽是示波器最重要的一项特征。tV9ednc

在当今的数字化示波器时代,需要配备更高带宽的示波器,而不再仅仅是模拟放大器带宽。为确保您的示波器有足够的带宽来满足应用,就要充分考虑示波器将要查看的信号的带宽。tV9ednc

带宽是示波器的一项重要特征,它决定着将要显示的信号的范围,进而会影响您的购买价格。在决定购买多大的带宽时,您需要对当前的预算限制与示波器在实验室使用周期内将要发挥的作用做出权衡。tV9ednc

也就是根据应用需要来决定带宽。tV9ednc

纵观当今的数字技术,系统时钟通常是示波器需要显示的频率最高的信号。您的示波器的带宽至少要比这一频率高出三倍才能正常显示这些信号。

此外,信号的上升时间也是系统中对示波器带宽有很大影响的一个重要特征。您在查看信号时看到的往往不会是非常纯的正弦波,而是在基本信号中夹杂着谐波。例如,在查看方波时,信号包含的频率实际上至少是其基波频率的10倍。在查看诸如方波之类的信号时,如果不能保证适当的示波器带宽,示波器显示屏上就会显示出圆形边沿,而不是期望中的干净快速的边沿。其结果就会影响测量精度。tV9ednc

如何确定我需要多大的带宽呢?tV9ednc

    根据下面的等式,您将能够很方便地按照信号特征来确定适当的示波器带宽:tV9ednc

1. 信号带宽 = 0.5 / 信号上升时间tV9ednc
2. 示波器带宽 = 2 x 信号带宽tV9ednc
3. 示波器实时采样率= 4 x 示波器带宽tV9ednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
文章来源及版权属于高速射频百花潭,EDN电子技术设计仅作转载分享,对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。如有疑问,请联系Demi.xia@aspencore.com
高速射频百花潭
专注于无线通信 射频微波 高频高速技术。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了