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示波器测量之带宽与采样率.doc

上传人:hskm5268 文档编号:5811927 上传时间:2019-03-18 格式:DOC 页数:4 大小:296KB
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资源描述

1、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所需精确度高斯频响最大平坦频响20%BW=1.0*fBW=1.0*f10%BW=1.3*fBW=1.2*f3%BW=1.9*fBW=1.4*fd、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

2、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=950MHz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: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系统带宽 2=示波器带宽 2+探头带宽 2b、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

3、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。带宽被测信号的频率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:Fs2*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

4、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。目前一些高端示波器都可以做到利用 2.5 倍带宽的采样率来完成信号重构。是不是采样率越高量测精度越高?以 1GHz 正弦波观测为例,见下图。以 6GHz 带宽最大平坦频响的示波器(20GSa/s 和 40GSa/s)为例,被测信号为:1.25GHz 时钟,上升时间为 100ps 左右。测试结果如下图:由上图可知,在采样率为带宽 6.6 倍时,相比 3.3 倍的情况,波形的重建并不太大改善。因此,采样率够用就好。相反,更高的采样率并不一定会带来更高的量测精度,原因如下:(1)更高的采样率会使用多个 ADC 拼接,造成波形失真。(2)采样率过高,会使 ADC 的有效位数降低(可能只能达到 45 位的分辨率)。因此,量测精度由多个因素共同决定,采样率在够用的前提下,不一定是越高越好,在有些情况下,高采样率反而会带来更差的量测精度。

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