模拟数字示波器带宽的确定方法

 　　只要接触电子电路设计，那么在对电路进行调试时就一定会接触到示波器。示波器是一种测量用仪器。其能够将肉眼无法察觉的电信号转化为可辨识的图像。示波器当中最为主要的参数就是带宽了，带宽关系着示波器能够进行测量的频率范围。那么如何确定一台示波器的可测量带宽是多少呢?本篇文章就将为大家进行介绍。

　　
　　示波器的最主要参数——带宽(Bandwidth)，决定了示波器的测量频率范围。当拿到一台数字示波器时，如何测带宽是否满足需要的标称指标呢?下面就以SDS1072CML这款示波器为例，来检测其带宽，根据资料，其标称的带宽为70MHz。
　　
　　示波器的带宽
　　
　　在本文中，使用的是数字模拟的带宽，也就是人们常说的模拟带宽。模拟带宽是示波器前端输入放大器的带宽，相当于一个低通滤波。如图1所示，在幅频特性曲线中，随正弦波频率的增加，信号的幅度下降到3dB(70.7%)，此时的频率点称为示波器的带宽。
　　

　　带宽的检测
　　
　　检测主要通过线性慢速扫描信号来实现，将慢速扫描信号调整到超过示波器带宽的范围。为了保证带宽检测的精确性，检测时要注意阻抗匹配问题。信号发生器选择50ohm输出阻抗，选用50ohmBNC同轴电缆线，在示波器输入端添加50ohm阻抗匹配器。
　　


　　如图2所示，频带范围为1MHz—240MHz，扫描时间80s，可得每格时基15MHz的频率差，屏幕中央频率105MHz。示波器时基档位调节到5s/div(此时进入扫描状态，没有死区时间，所以数据点都显示在屏幕上)。信号的幅度下降到3dB(70.7%)时，此时频率大约为117MHz，即BW≈117MHz，远高于示波器标称的70MHz的带宽。
　　
　　通过对线性扫频信号的观察，以此来对示波器的带宽进行了定量分析。接下来要用示波器的另一个参数(上升时间)来分析示波器带宽。用信号发生器向示波器输入快速上升沿信号，通过用示波器测量其上升时间，最后算得带宽。
　　
　　计算过程
　　
　　首先给出公式(1)：

　　
　　为了方便之后的计算和带入，将公式(1)进行简化，得到：
　　
　　公式(2)：






　　
　　信号实际上升时间为：
　　




　　为了让测量的结果更加精准，要将示波器调节到等效采样的模式，采样率能够达到50 GSa/s。如图4所示，得到参数：
　　


　　由公式(2)可以得到：
　　




　　由公式(1)，能够得到：
　　




　　从计算结果来看，这台示波器的带宽应该在110 MHz到120 MHz之间，关于正确性可通过实际操作来进行进一步的到证实。本篇文章给出了一种示波器带宽的确定方法，帮助人们来对示波器的可测量范围进行确认。避免实际测量数值大于可测范围的情况发生，保证了示波器测量的准确性。