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测验仪器挑选:怎么挑选适宜的示波器带宽

带宽是大多数工程师在选择一款示波器时首先考虑的参数。本文将为您提供一些有用的窍门,教您如何为您的数字和模拟应用选择合适的示波器

  带宽是大多数工程师在挑选一款示波器时首要考虑的参数。本文将为您供给一些有用的诀窍,教您如何为您的数字和模仿使用挑选适宜的示波器带宽。但首要,咱们先看看示波器带宽的界说。

  示波器带宽的界说

  一切示波器都表现出如图1所示的在较高频率处滚降的低通频率呼应。大多数带宽参数在1 GHz及以下的示波器一般表现为高斯呼应,即具有约从-3 dB频率的三分之一处开端缓慢滚降的特性。而那些带宽标准超越1 GHz的示波器一般则具有最大平整频率呼应,如图2所示。这种频响一般表现为带内呼应较陡峭,而在约-3 dB频率处滚降较陡。

  

  图1:低通频率呼应

  

  图2:最大平整频率呼应

  示波器的这两种频率呼应各有各的优缺点。具有最大平整频响的示波器比具有高斯频响的示波器对带内信号的衰减较小,也就是说前者对带内信号的丈量更精确。但具有高斯频响的示波器比具有最大平整频响的示波器对代外信号的衰减小,也就是说在相同的带宽标准下,具有高斯频响的示波器一般具有更快的上升时间。但是,有时对带外信号的衰减大有助于消除那些依据奈奎斯特标准(fMAX< fS)或许形成混迭的高频成分。关于奈奎斯特采样理论更深化的讨论,请参看安捷伦使用笔记1587(Agilent Application Note 1587) 。

  不管您手头的示波器具有高斯频响、最大平整频响仍是介于二者之间,咱们都将输入信号经过示波器后衰减3 dB时的最低频率视为该示波器的带宽。示波器的带宽和频响能够使用正弦波信号发生器扫频丈量得到。信号在示波器-3dB频率处的衰减转化后可表示为约-30%的起伏差错。因而,咱们不能奢求对那些首要的频率成分挨近示波器带宽的信号进行精确丈量。

  与示波器带宽标准严密相关的是其上升时间参数。具有高斯频响的示波器,依照10%到90%的标准衡量,上升时间约为0.35/fBW。具有最大平整频响的示波器上升时间标准一般在0.4/fBW范围上,随示波器频率滚降特性的陡度不同而有所差异。但咱们有必要记住的是,示波器的上升时间并非示波器能精确丈量的最快的边际速度,而是当输入信号具有理论上无限快的上升时间(0 ps)时,示波器能够得到的最快边缘速度。虽然实践上这种理论参数不或许测得到,由于脉冲发生器不或许输出边缘无限快的脉冲,但咱们能够经过输入一个边缘速度为示波器上升时间标准的3到5倍的脉冲来丈量示波器的上升时间。

  数字使用需求的示波器带宽

  经历告知咱们,示波器的带宽至少应比被测体系最快的数字时钟速率高5倍。假如咱们挑选的示波器满意这一标准,那么该示波器就能以最小的信号衰减捕捉到被测信号的5次谐波。信号的5次谐波在确认数字信号的全体形状方面非常重要。但假如需求对高速边缘进行精确丈量,那么这个简略的公式并未考虑到快速上升和下降沿中包括的实践高频成分。

  公式:fBW ≥ 5 x fclk

  确认示波器带宽的一个更精确的办法是依据数字信号中存在的最高频率,而不是最大时钟速率。数字信号的最高频率要看规划中最快的边缘速度是多少。因而,咱们首要要确认规划中最快的信号的上升和下降时间。这一信息一般可从规划中所用器材的揭露阐明书中获取。

  第一步:确认最快的边缘速度

  然后就能够使用一个简略的公式核算信号的最大“实践”频率成分。Howard W. Johnson博士就此标题写过一本书《高速数字规划》。在书中,他将这一频率成分称为“拐点 ”频率(fknee)。一切快速边缘的频谱中都包括无限多的频率成分,但其中有一个拐点(或称“knee”),高于该频率的频率成分关于确认信号的形状就无关紧要了。

  第二步:核算fknee

  fknee = 0.5/RT (10% – 90%)

  fknee = 0.4/RT (20% – 80%)

  关于上升时间特性依照10% 到90%阀值界说的信号而言,拐点频率fknee等于0.5除以信号的上升时间。对上升时间特性依照20% 到80%阀值界说的信号而言(现在的器材标准中一般选用这种界说方法),fknee等于0.4除以信号的上升时间。但留意不要把此处的信号上升时间与示波器的上升时间标准混杂了,咱们这儿所说的是实践的信号边缘速度。

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