示波器的帶寬您知道多少？示波器維修

發布時間：2018-12-20                3469

示波器的第一指標——帶寬的兩三事

經常使用示波器的人都知道帶寬被稱為示波器的第一指標，也是示波器最值錢的指標。示波器市場的劃分常以帶寬作為首要依據，工程師在選擇示波器的時候，首先要確定的也是帶寬。那麽真的了解示波器的帶寬嗎？下麵欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆示波器維修小組分享有關示波器帶寬的兩三事：

通常談到的帶寬沒有特別說明是指示波器模擬前端放大器的帶寬，也就是常說的-3dB截止頻率點。此外，還有數字帶寬，觸發帶寬的概念。

欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆常說數字示波器有五大功能，即捕獲（Capture），觀察（View），測量(Measurment)，分析（Analyse）和歸檔（Document）。這五大功能組成的原理框圖如圖1所示。

　　圖1   數字示波器的原理框圖

示波器捕獲部分主要是由三顆芯片和一個電路組成，即放大器芯片，A/D芯片，存儲器芯片和觸發器電路，原理框圖如下圖2所示。被測信號首先經過探頭和放大器及歸一化後成ADC可以接收的電壓範圍，采樣和保持電路按固定采樣率將信號分割成一個個獨立的采樣電平，ADC將這些電平轉化成數字的采樣點，這些數字采樣點保存在采集存儲器裏送顯示和測量分析處理。

　　圖2  示波器捕獲電路原理框圖

示波器放大器的典型電路如圖3所示。這個電路在模擬電路的教科書上處處可見。這種放大器可以等效為RC低通濾波器如圖4所示。由此等效電路推導出輸出電壓和輸入電壓的關係，得出理想的幅頻特性的波特圖如圖5所示。

圖3  放大器的典型電路

圖4   放大器的等效電路模型

　　從以上電路中欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆了解到帶寬f2即輸出電壓降低到輸入電壓70.7%時的頻率點。根據放大器的等效模型，欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆可進一步推導示波器的上升時間和帶寬的關係式，即欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆常提到的0.35的關係：上升時間=0.35/帶寬，推導過程如下圖6所示。需要說明的是，0.35是基於高斯響應的理論值，實際測量係統中這個數值往往介於0.35-0.45之間。在示波器的datasheet上都會標明“上升時間”指標。示波器測量出來的上升時間與真實的上升時間之間存在下麵的關係式。在對快沿信號測試中，需要通過該關係式來修正實際被測信號的上升時間。

Measuredrisetime(tr)2=(trsignal)2+(trscope)2+(trprobe)2

　　示波器前端放大器幅頻特性的波特圖是新示波器發布的“出生證”。示波器每年需要進行校準，波特圖是第一需要校準的數據。示波器波特圖的測量方法如圖7所示。信號源從10MHz頻率開始逐漸遞增發送一定幅值的正弦波送到功分器，功分器將輸入的信號能量等分為二後通過等長的線纜分別送到示波器和功率計。功分器和線纜是無源器件，可以嚴格定標，信號源本身的幅頻特性不可以作為定標儀器，需要通過功率計實測的能量來作為示波器的輸入幅值的定標值。有的人會對示波器的波特圖很感興趣，直接用信號源連接到示波器來評估示波器的波特圖，在帶寬超過1GHz時這種方法是很不嚴謹的。需要用功率計來作為定標工具！

此外，在計量波特圖時需要對示波器每個檔位都進行計量,最終產生的波特圖是所有檔位的結果疊加在一起的。波特圖的計量是需要半天時間完成的，並不是想象中那麽輕鬆的工作。如圖8所示是麻豆AV电影网站SDA9000的波特圖。

其垂直軸是-1dB/div,疊加了10mv/div、20mv/div、50mv/div、200mv/div、500mv/div、1v/div等檔位的測試結果。很多時候，某些廠商惡意競爭會把他們的波特圖畫成-10dB/div、隻有一個檔位的測試結果拿給客戶，並和麻豆AV电影网站提供的這種-1dB/div、各種檔位疊在一起顯示的結果放在一起進行對比，然後他們告訴客戶，他們的波特圖更平坦，更幹淨，甚至將麻豆AV电影网站波特圖上麵密密麻麻的點說成是“噪音”大。這是有點貽笑天下的。

圖7  示波器波特圖的計量方法

　　圖8  示波器實際的波特圖真相

帶寬的限製對信號的捕獲會帶來下麵的影響：

1、使被測信號的上升沿變緩。

2、使信號的頻率分量減少。

3、使信號的相位失真。那麽，“對於5MHz的時鍾信號，需要用多少帶寬的示波器來測量”？很多人都回答的不是嚴謹，因為很少有工程師反問我：“這5MHz的時鍾信號是方波還是正弦波，如果是方波，其上升時間是多少”。我常得到的回答是：“100MHz帶寬就足夠了，示波器帶寬通常是被測信號頻率的3-5倍，100MHz餘量很大了。”圖13顯示了5MHz的方波信號在不同帶寬時測試出的波形。其中，M1和M2是分別在6GHz和1GHz時波形，C3是帶寬限製到200MHz的測試結果。圖14顯示在帶寬限製到200MHz時測量出的5MHz的上升時間均值為本1.70357ns，而圖15顯示的是在6GHz帶寬時的上升時間為873.87ps。這表明，對於5MHz的時鍾，因為其上升時間比較快，最好用1GHz以上帶寬的示波器來測量其上升時間，200MHz時其上升沿變緩;1GHz帶寬和6GHz帶寬對於測試800ps的上升時間結果幾乎一樣。

圖13   5MHz時鍾信號在6GHz、1GHz和200MHz等不同帶寬時的測試波形對比

圖14  帶寬限製到200MHz時測量5MHz時鍾上升時間

　　圖15   6GHz帶寬時測量5MHz時鍾上升時間

　　對於USB2.0信號的測試，需要多少帶寬？對於PCI-EG2信號的測試需要多少帶寬？對於電源測試，需要多少帶寬？對於1000Base-T信號的測試，需要多少帶寬？對於10Gbps的背板測試，需要多少帶寬？?等等，經常有人會問到這些問題，那麽遇到這種問題該怎麽解答的呢？掌握下麵的三條規則基本就可以全麵解決：

　　1、首先取決於您需要測試的信號類型及您希望的測試準確度。

2、對方波信號，最重要的因素是上升時間。任何一方波信號都可以通過傅立葉變換分解成N次的諧波能量之和。N等於多少時，被測信號的能量就接近為零？這取決於上升時間！

3、對串行數據信號而言，數據比特率和上升時間是最重要的兩個因素。有一個非常好的評估準則是：

　　示波器的帶寬>1.8X信號比特率.在這個準則下，如果被測信號的上升時間>20%UI,那麽1.8關係的帶寬能捕獲信號能量的99%.下麵的圖表給出了不同的上升時間和帶寬之間的關係。

　　基於上麵的原則，欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆就很好理解為什麽有些客戶會用6GHz的示波器測試100MHz的時鍾，但又用6GHz的示波器測試3.125Gbps的XAUI信號。請大家忘記所謂的3-5倍這個關係，太不嚴謹的表達了！本文由欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆示波器維修中心整理發布，更多有關示儀器維修知識歡迎訪問欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆儀器維修中心網（www.ywkjt.com）

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