Picoscope示波器学习笔记一

示波器参数

一、带宽

带宽是大多工程师挑选示波器时的首要考虑参数。

带宽界说为信号衰减3dB时的信号频率。

图1示波器幅频特性

大多数带宽在1GHz及以下的示波器一般会呈现高斯呼应，并在-3dB频率处表现出缓慢下降特征。带宽大于1GHz的示波器一般具有最大平整频率呼应，一般在-3dB频率邻近显示出具有更峻峭的下降特征，更为平整的带内呼应。

怎么挑选示波器的带宽

依据经历，示波器的带宽至少是被测验体系的最快数字时钟频率的5倍。假设所选的示波器到达这一规范，它就能以最小的信号衰减捕捉到被测信号的5次谐波。可是假设要对高速边缘信号进行精确丈量，这个简略的公式并未考虑快速上升和下降沿中的实践最高频率成分。

经历规律:fBW≥5xfclk

（1）以上升沿状况挑选带宽

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信号中最快的边缘速度是多少。因而，咱们首先要确认最快的信号的上升和下降时间。

第一步：确认最快的边缘速度

全部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”)，这一频率为拐点频率fknee，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/信号上升时间(10%-90%)

或fknee=0.4/信号上升时间(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。关于上升时间特性依照20%到80%阀值界说的信号而言(现在的器材规范中一般选用这种界说方法)，拐点频率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规范混杂了，咱们这儿所说的是实践的信号边缘速度。

第三步确认丈量该信号所需的示波器带宽。

表一给出了关于具有高斯频响或最大平整频响的示波器而言，在各种精度要求下需求的示波器带宽与fknee的联系。

表一

下面以一个简略的示例阐明：经过近似高斯频率呼应丈量500ps上升时间(10-90%),确认示波器的最小必需带宽。

假设信号具有近似500ps的上升/下降时间(依据10%~90%规范)，那么信号中的最大实践频率重量(fknee)将大约等于1GHz,即

fknee=0.5/500ps=1GHz

依据表一，假设在对信号进行实践的上升时间和下降时间丈量时，您能够忍受最多20%的计时差错，那么能够运用1GHz带宽示波器用于数字丈量运用。可是假设需求3%左右的计时精度，则最好运用2GHz带宽的示波器，即

20%计时精度:示波器带宽=1.0x1GHz=1.0GHz

3%计时精度:示波器带宽=1.9x1GHz=1.9GHz

（2）以谐波状况挑选示波器带宽

谐波是指除肯定的正弦波之外的周期波所含的其它全部频率重量。谐波频是基波频（正弦波）的整数倍。

要对波形进行精确的丈量，关于非正弦波的波形，有必要考虑其谐波。假设组成波形的首要谐波重量超出外表的带宽，那么咱们就不能精确地测得波形的参数。以下以方波为例，阐明怎么挑选示波器的带宽：

方波是由基波与很多奇次谐波叠加所构成，包括的谐波越多，波形越近似方波。

方波的质量依据包括的谐波次数，其近似程度有所不同，如图二所示。

图2方波=基波+3次谐波+5次谐波+7次谐波+……+（2n+1）次谐波

图3不同带宽的示波器测同一方波

在实践丈量中，在清晰要丈量的信号大致波形时，挑选示波器的带宽能够参阅以下表。比方需求丈量的是方波信号，假设信号的频率为f，那么应该挑选的示波器带宽应该≥9f，这样收集的信号才比较精确。