示波器的带宽与采样率是什么关系
安捷伦采样率对示波器带宽的影响
安捷伦采样率对示波器带宽的影响41今日电子? 2007年8月采样率对示波器带宽的影响安捷伦科技公司ＰｈｉｌＳｔｅａｒｎｓ在针对某个测量需求而选择示波器时，我们首先考虑的第一件事就是需要多大的带宽才能精确地重建我们的信号。
毕竟，示波器的带宽能够告诉我们将保持多大的频谱频率以及能够兼容的最大信号跳变速度。
它的额定带宽，例如“５００ＭＨｚ型”你所能捕捉、频率分量取决于它的采样速率，简单分析带宽、深度三者之间的关系，们对带宽的影响，量。
快速回顾奈奎斯特定理我们熟悉的奈奎斯特－少是信号最高频率的两倍。
其额定带宽的两倍，的带宽下降。
但是，奈奎斯特定理也在理论上假设了一个滤波器，称为“砖墙式”滤波器，它不仅能够通过所有低于带宽截止频率界限的频率分量，而且消除了所有高于此带宽的频率分量（如图１所示）。
具有硬件／软件砖墙式滤波功在通常的主流示波器中，其滤波器们的时域响应都是比较容易预测的。
所需的权衡之处在于，必须采用更加保守的采样速率，过采样带宽要达到４倍以上。
只要我们保持４倍的过采样速率，那么就可以保证示波器的额定带宽。
但是，任何会引起采样速率下降的因素都示波器的显示窗口大小所以没有一种能够让时间但（采样）５ＧＳ／ｓ的采１０时间分割设置为１００ｎｓ／ｄｉｖ。
×１０ｄｉｖ，即５００点。
那么采样速率就可以保图１在理想的砖墙式滤波器下，采样速率逼近奈奎斯特－香农采样定理的２倍以上的理论限制图２实际的示波器输入滤波器特征采用了更加保守的过采样速率，一般为４倍速率，那么就会导致数据量超过存储器的最大容量，我们必须降低采样速率，以填充所分配的时间区间。
通过下列图形（如图３所示），我们很容易理解如何降低采样速率以达到较慢的扫描速度。
假设现在有两台５００ＭＨｚ带宽的示波器，其中具有较大存储容量的示波器可以在更多的设置下维持较高的采样速率。
这说明什么呢？失真现象。
这出现在１μｓ／ｄｉｖ设置下。
这时，采样速率的任何下降都会导致示波器的有效带宽降低。
数字示波器技术性能指标
三、数字示波器的技术性能指标
3、 存储深度 存储深度是指DSO的采样存储器能够连续存入样点的最大字节数，单位为Kpts或 Mpts（pts是每秒样点），也称为记录长度。 记录长度大的DSO，扫速在较大范围调节时，采样速率不必跟着变化。同时，增 大记录长度后，能存放更多的样点，并能捕捉到更多波形的细节。
三、数字示波器的技术性能指标
5、波形处理性能 现代数字示波器的波形处理平台是计算机。 由于采用了DSP（数字信号处理）等先进技术因此波形处理能力都较强。 在硬件系统（如采用64位处理器，内核工作频率达2.5GHz，能以高达800Mpts的速 率把波形数据送到主存储器中等）和软件系统（如采用64操作系统，软件可寻址 4Gb大小存储器，以及具有波形处理优化的技术等）都有各自的高端技术，使波形处 理性能更趋完美。
三、数字示波器的技术性能指标
2、采样速率 采样速率通常指DSO进行A/D转换的最高速率，是单位时间内对输入模拟信
号的采样次数，单位为MSa/s或GSa/s。采样率越高，采样间隔越密，波形失真 越小。
在DSO的使用中，实际采样速率是随选用扫速变化而变化的。其最高采样速 率应当对应与最快的扫速。例如，最快扫速为1ns/div，按每格50个采样点计， 50/1ns=50GSa/s，即最高采样速率是50Sa/s。当每格采样点数N确定后，采样 速率与扫速成反比。
1.0 0.707
BW
三、数字示波器的技术性能指标
在DSO中两种与采样速率相关的带宽： ① 等效带宽：是指用DSO测量重复信号（周期性信号）时的带宽，也称重复带宽。由
于使用了非实时等效采样（随机采样或顺序采样）来重构伪波形，因此等效带宽可 以做得很宽，有的达几十GHz。 ② 单次带宽：也称有效存储带宽，是指用DSO测量单次信号时，能完整地显示被测波 形的带宽。实际上，一般DSO通道硬件的带宽是足够的，主要受波形上采样点数量 的限制。因此，单次带宽一般只与采样速率和波形重组的方法有关。
示波器带宽和采样率说明
示波器带宽和采样率说明在具体测试过程中，示波器到底选择多少带宽比较合适呢？首先，看下面的实例。
从上图可以看出，带宽越大，所能显示的信号频率分量越丰富，也就能更加接近真实的信号波形。
1、示波器带宽的精确计算可按照以下步骤来完成计算：a、判断被测信号的最快上升/下降时间b、判断最高信号频率ff = 0.5/RT (10%~90%)f = 0.4/RT (20%~80%)c、判断所需的测量精确度d、计算所需带宽。
举例说明：判断一个高斯响应示波器在测量被测数字信号时所需的最小带宽，其中被测信号最快上升时间为1ns（10%~90%）：f = 0.5/1ns = 500MHz若要求3%的测量误差：所需示波器带宽= 1.9*500MHz = 950 MHz若要求20%的测量误差：所需示波器带宽= 1.0*500MHz = 500MHz因此，决定示波器带宽的重要因素是：被测信号的最快上升时间。
示波器的系统带宽由示波器带宽和探头带宽共同决定：a、高斯频响：系统带宽=b、最大平坦频响：系统带宽= Min{示波器带宽，探头带宽}例如：1GHz带宽的示波器，配置1GHz带宽的无源探头，若它们的频响为高斯频响，则系统带宽为：700MHz左右。
2、影响示波器带宽的因素通常，这些因素有：采样率、频响曲线。
a、频率曲线：频响曲线如下图所示b、采样率根据Nyquist采样定律，采样频率必须2倍于信号最高频率，即：Fs > 2 * fmax才能保证信号可以被无混叠的重构出来。
（1）对于理想砖墙频响来说，采样率=示波器带宽*2，即可重构出信号。
但是该情况在真实世界中是不存在的，大多数示波器的频响都是介于理想砖墙频响和高斯频响之间。
（2）对于高斯频响，采样率=示波器带宽*4，可对被测信号中的大部分频率成分进行无混叠重构。
通常实际示波器的频响大多比高斯频响陡一点。
（3）对于最大平坦频响，采样率=示波器带宽*2.5，即可对被测信号中的大部分频率成分进行恢复。
示波器带宽和采样率选择
1 电源测量中带宽的选择示波器带宽有四个相关名词：模拟带宽、数字带宽，系统带宽和触发带宽。
数字带宽等于采样率的一半，实用意义不大。
触发带宽是示波器厂商“硬”造出来的一个概念，是指示波器触发电路可以正常工作的最大输入正弦信号的频率。
对于高端示波器，触发电路在输入信号频率超过一定大小就不能工作了! 系统带宽是指示波器前端放大器和探头、测试夹具等组成的测量系统的带宽。
一般不特别说明，带宽即是指示波器的模拟带宽,也就是示波器前端放大器的幅频特性曲线的截止频率点。
示波器的放大器是低通滤波器，其幅频特性曲线如图1所示，带宽就是输入电压幅值降低到输入 -3dB(70.7%)时的截止频率点。
带宽选择的理论依据，用一句话来概括就是带要能覆盖被测信号能量的99%以上。
我们知道，任何信号都可以分解为无数次谐波的叠加，但是被测信号分解到多少次谐波之后能量会衰减到只剩下1%呢？这个答案不直观，因此带宽的选择是示波器行业的销售人员几乎每天都会遇到的问题。
这个问题有时侯很严肃，有时侯很滑稽。
其实，带宽的选择是一个相对的结果，它取决于被测信号的类型和测量的准确度。
最关键的因素是上升时间。
上升时间越小，上升沿越陡，被测信号的高次谐波含量越丰富，需要的带宽越大。
这里面就需要一些数学上的推导来确定具体上升时间和信号能量之间的量化关系。
业内比较认可的两个带宽选择的原则是：•当被测信号是串行数据时，串行数据的上升时间如果大于20% UI（一个比特位的时间长度），那么示波器带宽只要达到被测信号比特率的1.8倍就能覆盖信号能量的99.9%。
如果上升时间大于30% UI,只要1.2倍信号的比特率就足够了。
现实电路中，串行数据的上升时间绝大多数在接收端时都大于30%了。
因此，对于3Gbps的SATA信号，在经过夹具之后用4GHz示波器就可以。
大家可以用4GHz、6GHz、13GHz测试后比较一下看看。
•电源不是串行信号，上面的规则并不适用。
在很久很久以前，业内一就直流传的带宽选择依据是“3到5倍”法则，即带宽是被测信号频率的“3到5倍”。
示波器带宽原理
示波器带宽原理
示波器（或称为示波仪）带宽是指示波器能够准确显示的频率范围。
示波器的带宽取决于其对输入信号的处理和显示能力。
示波器的带宽原理如下：
1. 输入信号：示波器的带宽是由输入信号决定的，它表示示波器能够准确显示的最高频率。
输入信号在进入示波器之前会经过前端放大器，然后进入示波器的采样系统。
2. 前端放大器：示波器的前端放大器负责放大输入信号。
放大器的带宽限制了示波器可以准确显示的最高频率。
放大器的带宽一般指-3 dB 降低的频率，即在该频率处输入信号的幅度下降到输入信号基准值的0.707 倍。
3. 采样系统：示波器的采样系统对输入信号进行采样，并将信号转换为数字形式。
采样系统的带宽限制了示波器可以准确采样的最高频率。
采样频率必须满足奈奎斯特采样定理，即采样频率至少是被采样信号最高频率的两倍。
4. 数字处理和显示：示波器将采样到的信号进行数字处理和显示。
示波器的数字处理和显示系统的带宽取决于数字处理器和显示器的性能。
数字处理和显示系统的带宽限制了示波器可以准确显示的最高频率。
综上所述，示波器的带宽取决于前端放大器、采样系统以及数字处理和显示系统的性能。
示波器的带宽越高，它能够显示的最高频率就越大，因此能够准确显示高频部分的信号。
示波器带宽限制原理
示波器带宽限制原理
示波器带宽限制原理是指示波器在测量信号频率时会受到带宽限制的影响。
简单来说，带宽是指可以通过的频率范围，超出带宽范围的信号将无法准确显示。
示波器带宽限制的原因主要有两个。
首先，示波器的前端电路和信号处理电路是通过各种滤波器组成的，而滤波器的特性决定了示波器的带宽范围。
其次，示波器的采样速率也影响了带宽限制。
根据奈奎斯特定理，要准确重构一个信号，采样频率至少要是信号频率的2倍。
因此，示波器的带宽也受到采样速率的限制。
带宽限制会对示波器的信号测量产生一些影响。
首先，如果测量的信号频率超过了示波器的带宽范围，那么示波器将无法显示出准确的波形。
其次，即使信号频率在带宽范围内，示波器的带宽限制也会导致波形失真和幅度衰减。
这是因为示波器对高频信号响应较差，无法完全捕捉到高频信号的细节。
为了解决示波器带宽限制的问题，可以采取一些措施。
一是选择更高频率范围的示波器，以确保测量信号的频率在其带宽内。
二是减小信号频率，避免超过示波器的带宽范围。
三是对信号进行预处理，如使用滤波器进行降频处理，以适应示波器的带宽。
四是采用更高的采样速率，以增加示波器的带宽范围。
总而言之，示波器的带宽限制原理是指示波器在测量信号时受到限制的频率范围。
带宽限制会导致信号失真和幅度衰减，因
此在使用示波器进行信号测量时需要注意信号频率和示波器的带宽匹配，或者采取一定的措施进行适配。
示波器的采样率和带宽的意义和区别
示波器的采样率和带宽的意义和区别示波器是一种广泛应用于电子测量和故障排除的仪器。
而示波器的采样率和带宽是评估和选择示波器性能的两个重要指标。
本文将详细介绍示波器的采样率和带宽的意义和区别。
一、采样率的意义示波器的采样率是指示波器在单位时间内对电信号进行采样的次数。
采样率决定了示波器对待测信号进行还原的能力。
采样率的意义主要体现在两个方面：1. 信号还原能力采样率越高，示波器对信号的还原能力越强。
通过提高采样率，可以更准确地还原高频信号的波形。
如果采样率低于信号的最高频率，会导致信号失真，无法正确观察和分析。
2. 防止混叠根据香农奎斯特定理，采样频率必须大于被测信号最高频率的两倍，才能避免混叠现象的发生。
混叠现象会导致信号频率信息失真，严重影响测量结果的准确性。
二、带宽的意义示波器的带宽是指示波器能够测量和展示的信号频率范围。
带宽决定了示波器能够准确显示高频信号的能力。
带宽的意义主要体现在以下方面：1. 频率响应带宽决定了示波器对输入信号的频率响应能力。
示波器的带宽越宽，频率响应范围越广，可以测量和观察更高频率范围内的信号。
2. 带宽限制示波器的带宽限制是由示波器的硬件设计和信号处理算法决定的。
当输入信号超过示波器的带宽限制时，示波器无法正确显示信号的频谱信息，会导致波形失真和测量误差。
三、采样率和带宽的区别采样率和带宽是示波器性能的两个重要指标，它们在以下几个方面有所区别：1. 概念定义采样率是指示波器在单位时间内对信号进行采样的次数；带宽是指示波器能够测量和展示的信号频率范围。
2. 表征方式采样率用“频率”来表示，带宽用“频率范围”来表示。
3. 功能作用采样率主要决定示波器对信号波形的还原能力和防止混叠现象的能力；带宽主要决定示波器对信号频率的测量和展示能力。
4. 相关性采样率和带宽是相互关联的，两者关系可以用香农奎斯特定理进行描述。
示波器的带宽必须大于被测信号最高频率的两倍，才能满足采样定理。
示波器的三大基本参数
示波器的三个重要参数是：带宽、采样率、存储深度。
1.带宽定义：示波器带宽的定义没有变，就是输入一个正弦波，保持幅度不变，增加信号频率，当示波器上显示的信号是实际信号幅度的70.7%(即3dB衰减)的时候，该对应的频率就等于示波器带宽。
100MHz的带宽在测量100MHz的正弦波时，幅度会下降到原来的0.7，但是100mhz带宽的示波器不能测100mhz的方波，因为方波由基波和奇次谐波组成，5次以下的谐波对方波波形影响很大，所有要较好的看清楚方波，示波器带宽至少要比待测波形频率大5倍。
2.采样率:每秒采样多少个样点。
根据香农定理，为了避免波形混叠，采样率应该大于波形频率的2倍。
一般来说采样率是带宽的5倍即可，比如200M带宽的示波器，配1G采样率就可以了。
追求更高的采样率无非为了抓小毛刺，但是这些高频毛刺在带宽层已经被滤掉了，更高的采样率并不能带来很好的收益。
3.存储深度：表示示波器可以保存的采样点的个数。
存储深度=采样率*采样时间。
笔者一直执着地将它称为示波器中的第一关系式，因为很多工程师在使用示波器过程中因为忘记这个关系式而产生错误。
如图2为中国首款智能示波器SDS3000的显示界面。
右下方红色方框中，右边两个数值50MS/s和20ms/div相乘，再乘以10，就等于左边的数10MS。
当前采样率为50MS/s，当前时基为20ms/div，因为水平轴是10格（有些示波器是12格或14格），因此采样时间为200ms, 50MS/s * 200ms = 10MS。
就是说以50MS/s 的采样率捕获200ms的波形，需要示波器的存储深度是10MS。
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示波器的带宽与采样率是什么关系
带宽是反映信号频率通过能力，带宽越大，对信号中的各种频率成分(特别是高频成分)能准确有效地放大与显示，也就较为准确，如果带宽不够，那就会损失很多高频成分，信号自然就显示不准确了，出现较大误差。
而采样率是将模拟量转换为数字量时对信号转换的频率(即每秒采集次数)，这个频率越高，单位时间内对信号的采集就越多，信号中的信息就保留越多，丢失信息就少，转换出的数字量就能准确反映信号的数值，再由LCD显示就能较为准确完整显示信号波形，采样点越多，显示的点就越多，就越清晰。
对数字式示波器至少有两部分：被测信号的Y通道和采样部分。
Y通道是放大(或衰减)被测信号的，带宽是针对Y通道而言。
假如Y通道能对0~10MHz范围所有正弦信号均匀而不失真的放大，则它的带宽就是10MHz。
由于复杂波形的信号由各种不同谐波的正弦信号组成，而且这些谐波构成的带宽可能很宽，所以，为了保证真实放大复杂信号，你的Y通道的带宽越大越好。
仅有带宽足够的Y通道还不够，为了捕获波形，你还得对经过Y通道放大的信号进行采样啊!这个采样的快慢就是采样速率。
采样速率越快，单位时间内对复杂波形捕获的
点也就越多，最后拼装显示出来的波形就越接近真实的复杂信号。
所以，带宽和采样速率虽然是两个不同的参数，但它们都对真实还原被测波形都非常重要。
示波器。