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2021年05月06日 | 选择示波器的技巧一：足够带宽的示波器
2021-05-06 来源：eefocus
选择具有足够带宽的示波器，以便精确捕获信号的最高频率分量
众多不同的示波器技术指标决定了信号捕获和测量的精度。其中，最主要的技术指标就是带宽。那么，什么是“带宽”?
如图 1 所示，所有示波器都会在较高频率时出现低通频率响应衰减。大多数带宽技术指标在 1 GHz 及以下的示波器通常会出现高斯频率响应，这种响应类似于低通滤波器的特征。示波器带宽指信号衰减 3 dB 时的最低频率。信号 -3 dB 频率处衰减约为 -30% 幅度误差。换句话说，如果将一个 1 Vp-p、100 MHz 正弦波输入 100 MHz 带宽的示波器中，使用该示波器测得的峰峰值电压会在 700 mVp-p 以内 (-3 dB = 20 Log (0.707/1.0))。因此，如果信号频率与示波器带宽十分接近，进行精确测量将十分困难。
如何确定特定测量应用需要的带宽?
对于完全的模拟信号测量，您需要选择带宽比待测量正弦波最高频率高出至少三倍的示波器。信号频率为示波器带宽技术指标 1/3 时衰减最小。作为当前示波器的主要应用领域，数字应用需要多大的带宽? 根据实际经验，我们推荐您选用带宽比被测系统最快时钟速率至少高出五倍的示波器。例如，如果最高时钟速率为 100 MHz，您应该选择带宽为 500 MHz 或更高的示波器。如果满足这一条件，您的示波器将能够在信号衰减最小时捕获 5 次谐波。5 次谐波对确定数字信号的整体形状非常重要。
图 1: 所有示波器都会随着频率的增加而出现低通频率响应衰减。
图 2: 100 MHz 带宽示波器捕获的 100 MHz 时钟信号。
图 3: 500 MHz 带宽示波器捕获的 100 MHz 时钟信号。
图 2 是一个使用 100 MHz 带宽示波器捕获和显示 100 MHz 数字时钟信号的实例。在本例中，示波器会对高频信号部分进行衰减，并只能显示该信号的 100 MHz 正弦波基频。示波器带宽不足，无法捕获这个信号。图 3 显示的是 500 MHz 带宽示波器捕获并显示同一个 100 MHz 时钟信号。使用更高带宽的示波器，我们可以查看和测量这个数字信号的更多细节。
请注意，五倍信号频率这样一个经验值 (示波器带宽相对于时钟速率的) 并没有考虑时钟速率较低而边沿速度较快的信号。这些信号可能包含远超 5 次谐波的频率分量。如欲了解如何根据信号边沿速度确定所需带宽，请参阅应用指南《为您的应用选择合适带宽的示波器》。
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史海拾趣
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