你真的懂示波器嗎？

前言

采樣率是數(shù)字上的，每秒采樣多少個(gè)樣點(diǎn)每秒采樣多少個(gè)樣點(diǎn)。而帶寬則是模擬上的，能夠測試信號頻率的范圍。

如果一個(gè)ADC的采樣頻率為5G，但是前面搞一個(gè)100M的低通濾波器，那采樣 率就是5G，帶寬就是100M了。 帶寬反映了這個(gè)示波器能夠測試的頻率范圍，如果超過這個(gè)頻率范圍，就不準(zhǔn)確了。 但是有一條最基本的原則：采樣頻率不得低于信號帶寬的2倍。

1.示波器應(yīng)用市場對帶寬和采樣率的需求

示波器對帶寬和采樣率提出了越來越高的要求。

一般來說，示波器的采樣率至少為帶寬的2倍。

一個(gè)示波器寫帶寬是40Mhz，40MHZ是指示波器能測量標(biāo)準(zhǔn)正弦波的能力.但因?yàn)槠綍r(shí)用示波器測試時(shí)基本不是正弦波,所以我們在考慮示波器帶寬時(shí),通常會(huì)按被測信號頻率的三倍來考慮,更高倍當(dāng)然最好.所以一定要注意,不是40 MHZ的示波器就能測40MHZ的所有信號.如果是數(shù)字示波器要注意存儲(chǔ)深度\采樣率等都是很重要的。

2.示波器的原理框圖

要熟練了解示波器必須知道示波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，示波器包括放大器，放大器限制了示波器的帶寬；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采集存儲(chǔ)器，決定了示波器的存儲(chǔ)深度；數(shù)據(jù)處理以及最后的顯示。

3.信號的帶寬和信號的頻率不是直接相關(guān)，而是和信號的上升時(shí)間相關(guān)

示波器是測試設(shè)備，它的帶寬應(yīng)當(dāng)比被測信號的帶寬大，這樣才不會(huì)失真，不會(huì)漏掉你想觀察的東西。

比如一個(gè)方波的頻率是一兆赫，它有效的諧波卻超過5兆赫，你用一個(gè)帶寬只有一兆赫的示波器去顯示，得到的是一個(gè)差不多是正弦波的顯示，你用30兆赫的示波器一看，方波就是方波了。

首先第一個(gè)概念是，信號的帶寬和信號的頻率不是直接相關(guān)，而是和信號的上升時(shí)間相關(guān)。

比如方波，是一個(gè)頻譜分量眾多的信號，其包括了基波和高次諧波。它可以由很多個(gè)正弦波疊加而成。而示波器的帶寬是有限的，所以使用示波器觀察方波時(shí)，如果帶寬不夠，會(huì)把高次的諧波濾掉，方波看起來就像正弦波了。

那么怎么計(jì)算信號的帶寬，怎么選擇示波器的帶寬呢？

信號的帶寬可以根據(jù)0.35/Tr來計(jì)算，其中Tr為其上升時(shí)間。當(dāng)然示波器帶寬越大，信號測出來約接近實(shí)際值，但一般選擇示波器帶寬為其3倍即可。

那么這個(gè)0.35/Tr是怎么得來的呢？通常談到的示波器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(diǎn)。示波器的前端放大電路，可以等效為一個(gè)RC低通濾波器。

至此，我們知道帶寬f2即輸出電壓降低到輸入電壓70.7%時(shí)的頻率點(diǎn)。根據(jù)放大器的等效模型，我們可進(jìn)一步推導(dǎo)示波器的上升時(shí)間和帶寬的關(guān)系式，即我們常提到的0.35的關(guān)系：上升時(shí)間=0.35/帶寬。需要說明的是，0.35是基于高斯響應(yīng)的理論值，實(shí)際測量系統(tǒng)中這個(gè)數(shù)值往往介于0.35-0.45之間。在示波器的datasheet上都會(huì)標(biāo)明“上升時(shí)間”指標(biāo)。

4.示波器的頻譜范圍和分辨帶寬

這些是一些常用的結(jié)論，熟悉這些結(jié)論可以讓我們使用示波器更得心應(yīng)手。