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示波器那些事儿–之带宽

带宽决定着示波器测量信号的基本能力。在信号频率提高时,示波器准确显示信号的能力会下降,带宽这个指标表明了示波器能够准确测量的频率范

带宽决议着示波器丈量信号的根本才干。在信号频率进步时,示波器精确显现信号的才干会下降,带宽这个目标表明晰示波器能够精确丈量的频率规模。

示波器带宽是指正弦曲线输入信号被衰减到信号实在起伏70.7%的频率,称为-3dB点。如图所示:

假设没有满足的带宽,示波器将不能解析高频改变,起伏将失真,边缘将消失,细节将丢掉。假设没有满足的带宽,示波器的一切功用和浮华都没有任何含义。

任何信号都能够分化成无数次谐波的叠加,从频域来了解,带宽挑选的总原则是:带宽能掩盖被测信号各次谐波的99.9%的能量就满足了。带宽挑选的本源就在于:咱们不能直观地知道被测信号能量的99.9%对应的带宽是多少。

“示波器的带宽当然是越高越好”这句话从某种含义上是正确的:带宽越高,意味着能够精确丈量被测信号的带宽越高,或许完成的信号复现精度就越高;示波器的带宽越高,那么示波器的上升时间越小,丈量出上升时间的精确度越高。可是带宽越高,价值越大,也越值钱。别的从运用视点来说,带宽越高未必越好。

在不确认信号分化到第N次谐波的时分能量衰减到99.9%,在挑选和运用示波器时能够留下满足的带宽余量,可是带宽过高会形成一个严峻问题是:引进的噪声能量超过了平等带宽规模内的信号的本身的能量,也会导致丈量成果不精确,这便是丈量中重复要提及的信噪比(SNR)问题。

假设运用500MHz的示波器能掩盖被测信号99.9%的能量,丈量精度能够到达5%以内,可是咱们偏要运用1GHz的示波器,那么在500MHz~1GHz频率规模内引进的噪声能量远远大于500MHz~1GHz规模内掩盖的被测信号剩余的0.1%的能量,丈量的成果在时域上就表现为波形上叠加了许多高频成分的随机噪声,影响到一些参数的丈量成果,因而反而运用500MHz丈量的成果更精确!这便是为什么在丈量电源纹波时分,咱们要将带宽限制为20MHz。

在数字领域中,上升时间丈量至关重要。在估计丈量数字信号时,如脉冲和阶跃,上升时间或许是更适合的功能考虑要素。示波器必须有满足的上升时间,才干精确捕获敏捷跳变的细节,示波器上升时间越快,捕获快速跳变要害细节的精度越高。上升时间描绘了示波器的有用频率规模。在某些运用中,或许只知道信号的上升时间,有一个常数,能够把示波器的带宽和上升时间相关起来:

带宽=K/上升时间

其间K是坐落0.35和0.45之间的值,具体视示波器频响曲线形状和脉冲上升时间呼应的形状而定。带宽<1GHz的示波器的K值一般为0.35,带宽>1GHz的示波器的K值一般为0.40和0.45之间。

为确认精确检定特定运用中信号起伏所需的示波器带宽,应选用5倍规律,即

示波器带宽≧信号的最高频率成分X5

运用5倍规律挑选的示波器将在丈量中供给小于±2%的差错,这对当时运用一般满足了。可是跟着信号速度的进步,这一经历规律或许完成不了。

某些示波器经过数字信号处理,供给了一种增强带宽的办法。能够运用DSP恣意均衡滤波器,改进示波器通道呼应。这个滤波器扩展了带宽,使示波器通道频响平整化,改进相位线性度,在通道之间完成更好的匹配程度。它还降低了上升时间,改进了时域阶跃呼应。

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