示波器之带宽
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发布时间：2024-10-17 05:55
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时间：2024-11-23 14:54
示波器带宽的定义涉及其频率响应。对于大多数在1 GHz以下的示波器，通常呈现高斯响应，-3 dB频率的三分之一处显示缓慢下降特征。对于带宽超过1 GHz的示波器，通常拥有最大平坦频率响应，-3 dB频率附近具有更尖锐的下降特征，带内响应更平坦。
示波器的频率响应各有优缺点。最大平坦度响应的示波器在带内信号衰减较少，能够更精确测量带内信号。高斯响应的示波器在带外信号衰减较少，具有更快的上升时间。高频率分量衰减到更高程度有助于避免采样混叠，满足Nyquist标准（采样率大于信号最高频率两倍）。
带宽技术指标决定了示波器能够测量的最高信号频率，输入信号衰减3 dB所在频率称为带宽。使用正弦波信号发生器测试示波器带宽和频率响应，信号-3 dB频率处的幅度误差约为30%。因此，当信号频率接近带宽时，测量精度会受到影响。
示波器的上升时间技术指标与带宽密切相关。高斯响应的示波器上升时间约为0.35/fBW，最大平坦度响应的示波器上升时间通常在0.4/fBW左右，取决于频率下降特征的尖锐程度。示波器的上升时间并不是实际可测量的最快边沿速度，而是理论上无限快边沿速度的极限值。
对于数字应用，示波器带宽应至少是被测系统最快数字时钟速率的5倍。这样可以捕捉到高达5次谐波，实现最小的信号衰减，对于确定数字信号的总体波形至关重要。精确测量高速边沿需要考虑信号中的最高实际频率，而非最大时钟速率。
确定所需示波器带宽的方法是计算信号中出现的最高频率。这包括确定信号的上升时间和下降时间，使用公式fknee=0.5/RT计算。fknee代表信号中最大实际频率分量，影响示波器测量精度。根据测量需求和精度，选择合适的带宽。
数字时钟测量中，不同带宽的示波器对边沿速度和信号显示有不同的影响。例如，100 MHz带宽示波器仅允许100 MHz时钟信号的基本波形通过，显示出近似正弦波。500 MHz带宽示波器可以捕获更多谐波，但无法精确测量上升时间。1 GHz带宽示波器提供更精确的信号图形和测量精度，适用于预算有限的场合。2 GHz及以上的带宽示波器能够提供更精确的边沿速度测量。
对于模拟应用，选择带宽至少为最高模拟频率3倍的示波器，适用于在较低频段具有相对平坦频率响应的示波器。这种情况下，带宽比是确保精确测量的关键。
