如何选择合适的示波器带宽

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示波器主要技术指标及选择资料

示波器主要技术指标及选择资料

精品文档一、数字示波器的主要性能指标在选择数字示波器时,我们主要考虑其是否能够真实地显示被测信号,即显示信号与被测信号的一致性。

数字示波器的性能很大程度上影响到其实现信号完整性的能力,下面根据其主要性能指标进行详细分析。

示波器最主要的技术指标是带宽、采样率和存储深度1、带宽如图1所示,数字示波器带宽指输入不同频率的等幅正弦波信号,当输出波形的幅度随频率变化下降到实际幅度的70.7%时的频率值(即f-3dB)。

带宽决定了数字示波器对信号的基本测量能力。

随着信号频率的增加,数字示波器对信号的准确显示能力下降。

实际测试中我们会发现,当被测信号的频率与数字示波器带宽相近时,数字示波器将无法分辨信号的高频变化,显示信号出现失真。

例如:频率为100MHz、电压幅度为1V的信号用带宽为100MHz的数字示波器测试,其显示的电压只有0.7V左右。

图2为同一阶跃信号用带宽分别为4GHz、1.5GHz和300MHz 的数字示波器测量所得的结果。

从图中可以看出,数字示波器的带宽越高,信号的上升沿越陡,显示的高频分量成分越多,再现的信号越准确。

实际应用中考虑到价(数字示波格因素器带宽越高价格经过实践越贵),我们经验的积累,发现只要数字示波器带宽为被测信号最高频率的倍,即可获得3-5的精2%3%到±±满足一般的测度,示波器所试需求。

能准确测量的频大家都遵率范围,循测量的五倍法示波器所需带则:被测信号的最宽=使,高信号频率*5用五倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过,对大多-2%+/的操作来说已经足够。

、采样率,2指数字示波器对信号采样的频率,精品文档.精品文档表示为样点数每秒(S/s)。

示波器的采样速率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就越高,重要信息和事件丢失的概率就越小,信号重建时也就越真实。

根据奈奎斯特定理,采样速率要大于等于2倍的被测信号频率,才能不失真地还原原始信号。

但这个定理的前提是基于无限长的时间和连续的信号,在实际测试中,数字示波器的技术无法满足此条件。

示波器的带宽越高越好吗?

示波器的带宽越高越好吗?
点 浅 浅 的东西 , 有 什么好 扯 的嘛 !当我 写下 这句 时 , 内心似 乎有 点激 愤 , 我更 想强 调 的是 , 选 择示 波器 也
需 要拿 来 主义精 神 。
“ 示 波器 的带 宽 当然是 越高越 好 ”。 这句 话从 某
的是方波信号的尖峰毛刺而不仅仅是方波信号的整
体 的上 升 时 间 。譬如 电源 开关 管 MO S F E T的 V d s 信 号 的上 升 时 间高 达 1 0 0 n s ,但是 感 兴趣 的尖 峰 信号


上 升沿 无限快 的阶跃 信号经过 R C低通滤波器 之
后, 其上 升沿 变缓 。R C低通 滤波 器是 示 波器 放大 器 的 等效简 化分 析模 型 。 从R C模 型来理 解 , 电容的存
在 必然导 致上 升沿 变缓 。

。 =
( 3)
在参考文献【 1 】 中 给 出 了示 波 器 测 量 上 升 时 间
则 ”和 具体 规 范要 求 最 低 指标 之 后 , 我无 法 再 给 明确 的 “ 黄 金法 则 ”, 想 罗 列 这些 说 法 , 促 使 大 家 明
白本 质就 是那 么点 浅 浅的东 西 。
诸 位 读者 阅读 此文后 ,明 白了选择 带宽 的总原 则, 就 没那 么迷 惑 了 。选 择 带宽 和选择示 波 器一样 , 都 需要 “ 拿来 主义 ”, 忘记 那 些所谓 的权威 。就 那 么
3 带 宽 和 示 波 器 本 身 的 上 升 时 间之 间 的关 系
示波器本身存在上升时间。示波器的上升时间
可 定义 为示 波器 阶跃 响应 的时 间 , 如图 1 所示 , 对 于
因为示波器本身存在着上升时间 ,示波器测量

示波器带宽和采样率说明

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

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”。

示波器的带宽和采样频率

示波器的带宽和采样频率

采样率理论上需要满足农效香采样定律,即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点,否则会造成混叠。

但是在实际上还取决于很多其它的因素,比如波形的重构算法等,Siglent系列示波器采用先进的波形重构算法,同时配备有插值算法,精确重构波形。

一般来说采样率是带宽的4-5倍就可以比较准确地再现波形带宽与采样率示波器的带宽(BW)直接表现出它所能测量信号的最小上升时间(Tr),它们之间的关系为:BW=Tr。

示波器上标称的采样率都为实时采样率,采样率跟带宽一般没直接关系。

对带宽为60M的示波器,它能测量的最小上升时间约为6ns。

频率为1M的信号其上升沿也可做到只有200ps,拿这个示波器来测量这个信号的话其上升沿的测量值将大于6ns(探头有‘损耗’),严重失真。

对常规信号来说,示波器带宽与所测信号频率之间的关系满足三倍(精度90%)或者五倍(精度97%)原则,对三倍原则60M带宽示波器所能测量的最大频率为20M。

示波器知识100问1.对一个已设计完成的产品,如何用示波器经行检测分析其可靠性?答:示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一,通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常,验证设计是否恰当。

这对提高可靠性极有帮助。

当然对波形的正确分析判断有赖于工程师自身的经验。

2.决定示波器探头价格的主要因素是什么?答:示波器的探头有非常多的种类,不同的性能,比如高压,差分,有源高速探头等等,价格也从几百人民币到接近一万美元。

价格的主要决定因素当然是带宽和功能。

探头是示波器接触电路的部分,好的探头可以提供测试需要的保真度。

为做到这一点,即使无源探头,内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)。

3.一般的示波器探头的使用寿命有多长时间?探头需不需要定期的标定?答:示波器的探头寿命不好说,取决于使用环境和方法。

标准对于探头没有明确的计量规定,但是对于无源探头,至少在更换探头,探头交换通道的时候,必须进行探头补偿调整。

为您的应用 评测示波器带宽

为您的应用 评测示波器带宽

衰减
示波器的频率响应各有其优缺 点。 具 有 最 大 平 坦 度 响 应 的 示 波 器 衰减带内信号的数量少于具有高斯 响 应 的 示 波 器, 这 表 明 前 者 能 够 更 精 确 地 测 量 带 内 信 号。 带 有 高 斯 响 应的示波器衰减带外信号的数量少 于 具 有 最 大 平 坦 度 响 应 的 示 波 器, 这 表 明 在 相 同 的 带 宽 技 术 指 标 下, 前 者 拥 有 更 快 的 上 升 时 间。 有 时, 将带外信号衰减到更高的程度可有 助于消除会造成采样混叠的高频率 分 量, 从 而 达 到 Nyquist 标 准 (Fs > 2 x Fmax)。如欲进一步了解 Nyquist 的采样 定理,请参见本文结尾处的安捷伦应 用指南 Evaluating Oscilloscope Sample Rates vs. Sampling Fidelity。
衰减
图 1: 示波器高斯频率响应
图 2: 示波器最大平坦度频率响应
频率 频率
2
示波器带宽定义 ( 续 )
无 论 示 波 器 具 有 高 斯 响 应、 最 大平坦度响应或介于二者之间的响 应,最低频率 ( 输入信号衰减 3 dB 所 在的频率 ) 称为示波器的带宽。使用 正 弦 波 信 号 发 生 器, 在 扫 描 频 率 上 测 试 示 波 器 的 带 宽 和 频 率 响 应。 信 号 -3 dB 频率处衰减约为 -30% 幅度误 差。 所 以 当 信 号 的 主 要 频 率 接 近 示 波 器 的 带 宽 时, 很 难 对 信 号 进 行 非 常精确的测量。
如图 6 所示,2-GHz 带宽的示波 器能够更精确地显示这个时钟信号, 同时非常准确地测量上升时间( 约 495 ps)。

示波器的三大基本参数

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。

示波器的频率范围和带宽选择

示波器的频率范围和带宽选择

示波器的频率范围和带宽选择示波器是一种广泛应用于电子测量和实验中的仪器。

它通过观察电信号的波形来分析和测量各种电子设备的性能。

在使用示波器时,我们需要了解和选择合适的频率范围和带宽,以确保得到准确可靠的测量结果。

本文将探讨示波器的频率范围和带宽选择的重要性以及选择时需要考虑的因素。

一、示波器频率范围的意义示波器的频率范围是指它能够准确显示和测量的信号频率范围。

示波器通常使用的是模拟信号处理技术,其频率范围是有限的,超过频率范围的信号将无法正确显示和测量。

在选择示波器的频率范围时,我们需要考虑待测信号的频率。

如果待测信号的频率超过了示波器的频率范围,那么示波器将无法正确显示信号的波形和幅值。

因此,选择适合的示波器频率范围非常重要。

二、示波器带宽的意义示波器的带宽是指示波器能够准确显示和测量的最高频率信号。

示波器的带宽取决于示波器的内部电路和信号传输路径的特性。

当我们选择示波器的带宽时,我们需要根据待测信号的带宽来确定。

如果待测信号的带宽超过了示波器的带宽,那么示波器将无法完整地显示信号的波形和细节,从而导致测量结果的不准确。

因此,根据待测信号的带宽选择适当的示波器带宽非常重要。

三、频率范围和带宽选择的因素在选择示波器的频率范围和带宽时,我们需要考虑以下几个因素:1. 待测信号的频率和带宽:首先要了解待测信号的频率和带宽范围。

根据待测信号的特性选择示波器的频率范围和带宽。

2. 频率分辨率和波形准确度:频率范围和带宽对示波器的频率分辨率和波形准确度有直接影响。

如果对测量的频率和波形要求较高,需要选择具有更宽频率范围和更高带宽的示波器。

3. 频率范围和带宽的成本:通常来说,宽频率范围和高带宽的示波器更昂贵。

因此,我们需要根据实际需求和预算来选择合适的频率范围和带宽。

4. 频率范围和带宽的未来扩展:在选择示波器的频率范围和带宽时,我们还需要考虑未来的扩展需求。

如果预计在将来需要测量更高频率和更宽带宽的信号,可以选择具有更大频率范围和带宽余量的示波器。

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如何选择合适的示波器带宽来源:安捷伦科技作者:Johnnie Hancock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。

但首先,我们先看看示波器带宽的定义。

示波器带宽的定义所有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响应。

大多数带宽参数在1 GHz及以下的示波器通常表现为高斯响应,即具备约从-3 dB频率的三分之一处开始缓慢滚降的特性。

而那些带宽规格超过1 GHz的示波器通常则具备最大平坦频率响应,如图2所示。

这种频响通常表现为带内响应较平缓,而在约-3 dB频率处滚降较陡。

图1:低通频率响应图2:最大平坦频率响应示波器的这两种频率响应各有各的优缺点。

具备最大平坦频响的示波器比具备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测量更精确。

但具备高斯频响的示波器比具备最大平坦频响的示波器对代外信号的衰减小,也就是说在同样的带宽规格下,具备高斯频响的示波器通常具备更快的上升时间。

然而,有时对带外信号的衰减大有助于消除那些根据奈奎斯特标准(fMAX < fS)可能造成混迭的高频成分。

关于奈奎斯特采样理论更深入的探讨,请参看安捷伦应用笔记1587(Agilent Application Note 1587) 。

不论您手头的示波器具备高斯频响、最大平坦频响还是介于二者之间,我们都将输入信号通过示波器后衰减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可以利用正弦波信号发生器扫频测量得到。

信号在示波器-3dB频率处的衰减转换后可表示为约-30%的幅度误差。

因此,我们不能奢望对那些主要的频率成分接近示波器带宽的信号进行精确测量。

与示波器带宽规格紧密相关的是其上升时间参数。

具备高斯频响的示波器,按照10%到90%的标准衡量,上升时间约为0.35/fBW。

具备最大平坦频响的示波器上升时间规格一般在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。

但我们必须记住的是,示波器的上升时间并非示波器能精确测量的最快的边缘速度,而是当输入信号具备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沿速度。

尽管实际上这种理论参数不可能测得到,因为脉冲发生器不可能输出边沿无限快的脉冲,但我们可以通过输入一个边沿速度为示波器上升时间规格的3到5倍的脉冲来测量示波器的上升时间。

数字应用需要的示波器带宽经验告诉我们,示波器的带宽至少应比被测系统最快的数字时钟速率高5倍。

如果我们选择的示波器满足这一标准,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次谐波在确定数字信号的整体形状方面非常重要。

但如果需要对高速边沿进行精确测量,那么这个简单的公式并未考虑到快速上升和下降沿中包含的实际高频成分。

公式:fBW ≥ 5 x fclk确定示波器带宽的一个更准确的方法是根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设计中最快的边沿速度是多少。

因此,我们首先要确定设计中最快的信号的上升和下降时间。

这一信息通常可从设计中所用器件的公开说明书中获取。

第一步:确定最快的边沿速度然后就可以利用一个简单的公式计算信号的最大“实际”频率成分。

Howard W. Johnson 博士就此题目写过一本书《高速数字设计》。

在书中,他将这一频率成分称为“拐点”频率(fknee)。

所有快速边沿的频谱中都包含无限多的频率成分,但其中有一个拐点(或称“knee”),高于该频率的频率成分对于确定信号的形状就无关紧要了。

第二步:计算fkneefknee = 0.5/RT (10% - 90%)fknee = 0.4/RT (20% - 80%)对于上升时间特性按照10% 到90%阀值定义的信号而言,拐点频率fknee等于0.5除以信号的上升时间。

对上升时间特性按照20% 到80%阀值定义的信号而言(如今的器件规范中通常采用这种定义方式),fknee等于0.4除以信号的上升时间。

但注意不要把此处的信号上升时间与示波器的上升时间规格混淆了,我们这里所说的是实际的信号边沿速度。

第三步就是根据测量上升时间和下降时间所需的精确程度来确定测量该信号所需的示波器带宽。

表1给出了对于具备高斯频响或最大平坦频响的示波器而言,在各种精度要求下需要的示波器带宽与fknee的关系。

但要记住的是,大多数带宽规格在1 GHz及以下的示波器通常都是高斯频响型的,而带宽超过1 GHz的通常则为最大平坦频响型的。

表1:根据需要的精度和示波器频率响应的类型计算示波器所需带宽的系数第三步:计算示波器带宽下面我们通过一个简单的例子进行讲解:对于在测量500ps上升时间(10-90%)时具有正确的高斯频率响应的示波器,确定其所需的最小带宽如果信号的上升/下降时间约为500ps(按10%到90%的标准定义),那么该信号的最大实际频率成分((fknee)就约为1 GHz。

fknee = (0.5/500ps) = 1 GHz如果在进行上升时间和下降时间参数测量时允许20%的定时误差,那么带宽为1 GHz 的示波器就能满足该数字测量应用的要求。

但如果要求定时精度在3%范围内,那么采用带宽为2GHz的示波器更好。

20%定时精度:示波器带宽=1.0x1GHz=1.0GHz3%定时精度:示波器带宽=1.9x1GHz=1.9GHz下面我们将用几个带宽不同的示波器对与该例中的信号具备类似特性的一个数字时钟信号进行测量。

不同带宽示波器对同一数字时钟信号的测量比较图3给出了利用Agilent 公司带宽为100MHz的示波器 MSO6014A测量一个边沿速度为500ps(从10%到90%)的100MHz数字时钟信号得到的波形结果。

图3从图中可以看出,该示波器主要只通过了该时钟信号的100MHz基本频率成分,因此,时钟信号显示出来大约是正弦波的形状。

带宽为100MHz的示波器对许多时钟速率在10MHz 到 20MHz 范围的基于MCU的8bit设计而言可能非常合适,但对于这里测量的100MHz的时钟信号就明显不够了。

图4给出了利用Agilent公司500MHz带宽的示波器MSO6054A测量同一信号的结果。

图4从图中可以看出,该示波器最高能捕捉到信号的5次谐波,这恰好满足了我们在前面给出的第一个经验建议。

但在我们测量上升时间时发现,用这台示波器测量得到的上升时间约为750ps。

在这种情况下,示波器对信号上升时间的测量就不是非常准确,它得到的测量结果实际上很接近它自己的上升时间(700ps),而不是输入信号的上升时间(接近500ps)。

这说明,如果时序测量比较重要,那么我们就需要用更高带宽的示波器才能满足这一数字测量应用的要求。

换用Agilent1-GHz带宽的示波器MSO6104A之后,我们得到的信号图像(见图5)就更准确了。

图5在示波器中选择上升时间测量后,我们得到的测量结果约为550ps。

这一测量结果的精度约为10%,已经非常让人满意,尤其在需要考虑示波器资金投入的情况下。

但有时,即便是1GHz带宽示波器得到的这种测量结果也可能被认为精度不够。

如果我们要求对这个边沿速度在500ps的信号达到3%的边沿速度测量精度,那么我们就需要2 GHz或更高带宽的示波器,这一点我们在前面的例子中已经提到。

换用2GHz带宽的示波器之后,我们现在看到的(见图6)就是比较精确的时钟信号,上升时间测量结果约为495ps。

图6安捷伦Infiniium系列高带宽示波器有一个优点,那就是带宽可以升级。

如果2 GHz 带宽对今天的应用已经足够,那么您开始可以只购买入门级的2-GHz示波器,以后当您需要更高的带宽时,再将其逐步升级到13 GHz。

模拟应用需要的示波器带宽多年之前,大多数示波器厂商就建议用户在选择示波器时,带宽至少应比最大信号频率高3倍。

尽管这一“3X”准则并不适用于以时钟速率为基础的数字应用,但它却仍然适用于已调RF信号测量等模拟应用。

为了便于读者理解这一三倍乘子的来历,我们来看一个1GHz 带宽示波器的真正频率响应。

图7所示为对Agilent1-GHz带宽示波器MSO6104A的扫频响应测试(扫频范围20 MHz 到 2 GHz)。

图7从图中可以看出,恰好在1 GHz处,输入信号衰减约为1.7 dB,这还远未超出定义示波器带宽的-3 dB限。

然而,要想精确测量模拟信号,我们只能利用示波器带宽中衰减最小的相对平坦的那部分频带。

对该示波器而言,在其1 GHz带宽的大约三分之一处,输入信号基本没有衰减(衰减为0dB)。

但并非所有示波器都具备这样的频响。

图8所示的是对另一厂商的1.5-GHz带宽示波器进行扫频响应测试的结果。

图8这正是一个远非平坦频响的例子。

该示波器的频响既不是高斯频响也不是最大平坦频响,反而更像“最大起伏”频响,而且尖峰现象很严重,这会导致波形严重失真,不论测量的是模拟信号还是数字信号。

不幸的是,示波器的带宽规范(即输入信号衰减为3dB的频率)中对在其他频率上的信号衰减或放大没有任何规定。

在这台示波器上,即便是在示波器带宽的五分之一处,信号也有大约1dB(10%)的衰减。

因此,在这种情况下再根据3X准则选择示波器就很不明智了。

所以,在挑选示波器时,最好是选择著名厂商的产品,而且要密切注意示波器频响的相对平坦度。

本文小结总的来说,对数字应用而言,示波器带宽至少应比被测设计的最快时钟速率快5倍。

但在需要精确测量信号的边沿速度时,则要根据信号的最大实际频率成分来决定示波器带宽。

对模拟应用而言,示波器带宽至少应比被测设计中的模拟信号最高频率高3倍,但这一经验准则只适用于那些在低频段上频响相对平坦的示波器。

而且我们选择示波器时也不能只顾眼前,不管将来。

只要预算允许,在今天购买稍优于应用最低要求的示波器可能会在将来为您节约不少投资。

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