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怎样去选用合适带宽的示波器?

82 示波器 带宽 波形发生器
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怎样去选用合适带宽的示波器?
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2021-4-30 06:17:20   评论 分享淘帖 邀请回答
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  一波未平,一波又起。 又有用户来投诉示波器和波形发生器这一对夫妻了:“我新买了33250A,用它输出50MHz的脉冲,怎么示波器观察像正弦波啊?你这台33250A有问题吧? 但如果把信号改为10MHz的方波,就看上去是非常好的脉冲 ”。 这位用户投诉的33250A, 是安捷伦80MHz的函数和任意波形发生器,可以产生可变上升沿的50MHz的脉冲。上升和下降沿小于5ns.
  我们首先按照常理回答这个用户:“一般用户理解脉冲,通常是方方正正的,但这是不可能的,因为这需要无穷快的上升沿, 这这就意味这信号带宽无穷大,不仅难以实现,而且会带来更多的电磁辐射问题。因此,如果示波器测量出这个方波的上升沿不于5ns, 就应该没问题。” 但用户随后跟了一句:“我测了上升沿,可不止5ns”。
  在我们脱口而出“要不你送我们维修部检查一下”之前,我随口问了一句:“你用的示波器带宽是多少”。用户很坚定地回答:“100MHz,测这个50MHz的信号没问题”
  这就是问题了。 实际上,一台100MHz带宽的示波器对33250A50MHz的脉冲进行测试, 即使采样率再高, 测试5ns 上升沿的50MHz脉冲, 显然是不够的。
  首先脉冲波是一个频谱分量众多的信号,其包括了基波和高次谐波。 这样,信号的带宽不是有频率决定的, 而是上升沿。 所以脉冲信号的带宽要高于信号的实际频率。 而示波器的带宽是有限的, 所以使用示波器观察脉冲时,如果带宽不够,看起来就像一个正弦波。如下图:
  
  相比于被测信号,示波器的带宽越大,脉冲信号的高次谐波分量越容易被抓到,信号就越不会失真。
  
  可以通过以下方法估算测试信号的带宽,已经需要多大带宽的示波器来测量:
  l 根据信号的最快上升沿时间t (信号从10%~90%的阈值时间), 计算信号的实际带宽: 信号带宽(BWsignal)=0.35/t。这就说是信号中绝大多数信号频谱分量分布的带宽。以33250A的输出脉冲为例,t=5ns, 信号带宽(BWsignal)=70MHz
  l 根据测量精度的要求,选择合适带宽的示波器。 用不同带宽示波器测量信号,会得到不同的误差。 通常用以下方法估算测量误差:
  示波器带宽/信号带宽
  测量误差
  1
  《41.4%
  3
  《5.4%
  5
  《2.0%
  10
  《0.5%
  以33250A为例, 50MHz 脉冲的带宽是70MHz, 如果希望测量误差小于2%,就需要示波器的带宽必须5倍于信号的带宽,即350HMz 带宽。 一句话,脉冲波带宽取决于上升沿;要根据测量精度要求,来选用合适带宽的示波器。
2021-4-30 10:59:20 评论

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