了解收集模仿信号的基础知识，包括带宽、幅值差错、上升时刻、采样率、奈奎斯特定理、混叠与分辨率等。 本教程是仪器基础教程系列的一部分。
1. 什么是数字化仪?
科学家和工程师常用数字化仪收集实在国际中的模仿数据，并将其转化为数字信号用于剖析。 数字化仪是指任何用于将模仿信号转化为数字信号的设备。 手机是最常见的一种数字化仪，可将声响(模仿信号)转化为数字信号并将其发送至另一部手机。 但在测验丈量运用中，数字化仪一般指示波器或数字万用表(DMM)。 本文首要介绍示波器，但大部分内容也适用于其他数字化仪。
不管哪种类型，数字化仪关于体系准确地重构波形都至关重要。 要保证为运用挑选正确的示波器，需考虑示波器带宽、采样率以及分辨率。
2. 带宽
示波器前端包括两个部分：模仿输入途径和模数转化器
(ADC)。 模仿输入途径衰减、扩大、过滤和/或耦合信号对其进行优化，为ADC数字化做准备。 ADC对调度的信号进行采样，并将模仿输入信号转化为表明模仿输入波形的数字值。 输入途径的频率呼应会引起幅值和相位信息的固有损耗。
图1. 带宽描绘的是输入信号可经过示波器前端的频率规模，示波器前端由两部分构成：模仿输入途径和ADC。
带宽描绘的是模仿前端获取外部国际信号到ADC并最小化振幅衰减的才干-从探针的针尖或测验夹具到ADC的输入端。 换句话说，带宽描绘的是示波器可准确丈量的频率规模。
带宽界说为正弦波输入信号的振幅衰减至原振幅的70.7%时的频率，也称为-3 dB点。 图2和3显现了100 MHz示波器的惯例输入呼应。
图2. 带宽是输入信号的振幅衰减至原振幅的70.7%时的频率。
图3. 该图表明100 MHz时输入信号到达-3dB点。
带宽等于信号幅值下降到低于通带频率-3 dB时的上下限频率差。 听起来十分复杂，拆分开来之后实际上相对简略。
首要核算-3 dB的值。
公式1. 核算-3 dB点
Vin,pp表明输入信号的峰峰电压， Vout,pp表明输出信号的峰峰电压。 例如，如输入1 V正弦波，则输出电压的核算方法为：
因为输入信号为正弦波，因而输出信号到达该电压值有两个频率;这些频率被称为转机频率 f1 和f2。 这两个频率有多种称号，如转机频率、截止频率、交越频率、半功率点频率、3 dB频率以及折点频率等。 实际上，所有这些术语指的都是同一个值。 信号的中心频率f0是f1 和f2的几何平均数。
公式2. 核算中心频率
带宽(BW)可经过两个转机频率相减进行核算。
公式3. 核算带宽
图4. 带宽、转机频率、中心频率和3 dB点的相互关系。
核算幅值差错
另一个有用的公式是核算幅值差错。
公式4. 核算幅值差错
幅值差错经过百分比表明，R表明示波器带宽和输入信号频率(fin)的比率。
以上述公式为例，100 MHz示波器1 V时的正弦波输入信号为100 MHs，BW = 100 MHz且fin = 100 MHz。 那么R = 1。则公式核算结果如下所示：
幅值差错为29.3%。 1 V信号的输出电压为：
主张示波器的带宽为被测信号感兴趣最高频率重量的3～5倍，这样就可以在振幅差错最小的情况下捕获信号。 例如，关于100 MHz的1 V正弦波，应该运用300 MHz～500 MHz带宽的示波器。 这些带宽上100 MHz信号的振幅差错为：
核算上升时刻
示波器必须有适宜的带宽才干准确地丈量信号，一起也要有满足的上升时刻才干准确捕捉快速转化的细节。 这首要适用于丈量如脉冲和步进等数字信号。 输入信号的上升时刻是指信号从最大信号振幅的10%上升至90%所需的时刻。 有些示波器可能是20%上升至80%，请必须检查用户手册获取详细信息。
图5. 输入信号的上升时刻是指信号从最大信号振幅的10%上升至90%所需的时刻。
上升时刻(Tr)可经过下列公式核算：
