示波器帶寬怎么選擇? 示波器帶寬越大越好嗎?
帶寬是示波器最重要的指標(biāo), 示波器帶寬不足將導(dǎo)致波形失真。在當(dāng)前的數(shù)字技術(shù)中, 系統(tǒng)時(shí)鐘通常是示波器可能顯示的頻率最高的信號。示波器的帶寬至少應(yīng)該比這一頻率高三倍,以便合理地顯示這個(gè)信號的形狀。
如圖所示,所有示波器都會在較高頻率時(shí)出現(xiàn)低通頻率響應(yīng)衰減。大多數(shù)帶寬技術(shù)指標(biāo)在 1 GHz 及以下的示波器通常會出現(xiàn)高斯響應(yīng),并在 -3 dB 頻率的三分之一處表現(xiàn)出緩慢下降特征。如圖 2 所示,帶寬技術(shù)指標(biāo)大于 1 GHz 的示波器通常擁有最大平坦頻率響應(yīng)。這類響應(yīng)通常在 -3 dB 頻率附近顯示出具有更尖銳下降特征、更為平坦的帶內(nèi)響應(yīng)。
決定示波器所需帶寬的另一個(gè)信號特征是信號的上升時(shí)間。由于您可能看到的不只是純正弦波,因此在超出信號基礎(chǔ)頻率的頻率上, 信號將包含諧波。例如,如果您查看的是方波,那么信號包含的頻率至少要比信號的基礎(chǔ)頻率高 10 倍。如果在查看方波時(shí)不能確保相應(yīng)的示波器帶寬,您將在示波器顯示屏上看到圓形的邊沿,而不是期望看到的清晰快速的邊沿。這反而會影響測量精度。
通常由被測信號的帶寬決定。有如下公式可以參考:
1. 信號帶寬=0.5/信號上升時(shí)間
2. 示波器帶寬=2x信號帶寬
不同帶寬的示波器,觀察到的100MHz的方波信號
100MHz示波器
300MHz示波器
500MHz示波器
1GHz 示波器
示波器帶寬越大越好嗎?
好處:示波器帶寬越大,可以測量的信號頻譜范圍就越大,信號的上升沿也更快;
壞處:一般來說,示波器帶寬越大,示波器價(jià)格越高;示波器帶寬越大,示波器底噪越高;
示波器帶寬與頻率響應(yīng)的關(guān)系
示波器的頻率響應(yīng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。具有最大平坦度響應(yīng)的示波器衰減帶內(nèi)信號的數(shù)量少于具有高斯響應(yīng)的示波器,這表明前者能夠更精確地測量帶內(nèi)信號。具有高斯響應(yīng)的示波器衰減帶外信號的數(shù)量少于具有最大平坦度響應(yīng)的示波器,這表明在相同的帶寬技術(shù)指標(biāo)下,前者擁有更快的上升時(shí)間。
不同示波器除了帶寬不一樣,頻響也不一樣,帶寬只是定義了下降3dB的頻點(diǎn),但是沒有定義頻響曲線,對于高斯頻響,-3db帶寬內(nèi)對信號衰減較大,為了保證很小的頻譜誤差,需要大于2倍的信號帶寬。
現(xiàn)代高帶寬示波器主要有兩種頻響方式:傳統(tǒng)的高斯頻響方式,F(xiàn)lat頻響方式。
可以看到傳統(tǒng)的高斯頻響方式在-3dB帶寬內(nèi)對信號頻譜有一定的影響,-3dB帶寬外有較長尾巴,要求后面ADC采樣率高,才不會發(fā)生混疊。
Flat頻響方式有很大改進(jìn):-3dB內(nèi),對信號質(zhì)量影響較小,-3dB以外尾巴相對較少,Keysight Infiniium示波器采用Flat頻響方式
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