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示波器的兩個最重要參數:帶寬和采樣率

嘉峪檢測網        2019-10-30 11:30

本文主要介紹示波器的兩個最重要的參數:帶寬和采樣率。

 

1、示波器帶寬

示波器測得正弦波的幅度不低于真實正弦波信號3dB(功率為原來的一半)的幅度時的最高頻率。如果輸入一個固定振幅的波形,增加信號頻率,-3dB的位置即是示波器的電壓幅值為實際幅值的0.707倍。

當被測正弦波的頻率等于示波器的帶寬(示波器的放大器的響應是一階高斯型)時,幅度測量誤差大約為30%。如果想測量正弦波的幅度誤差只有3%,被測正弦波的頻率要比示波器的帶寬要低很多(大約是示波器的帶寬的0.3倍)。實際應用中我們很可能需要測量的是方波(例如數字系統)或者是比正弦波復雜的多的信號,使用示波器測量信號的通用經驗法則是:示波器的帶寬是被測信號的頻率的5倍。例如,一個66MHz的時鐘信號需要一個330MHz帶寬的示波器。

5倍頻率是怎樣得出的?信號帶寬和速率無關,只和沿有關。當信號沿是周期的7%時信號能有效還原,而此時示波器的帶寬必須≥0.35/Tedge,因此有示波器帶寬≥5*F。

 

示波器的兩個最重要參數:帶寬和采樣率

示波器的兩個最重要參數:帶寬和采樣率

 

2、采樣率

通過測量等時間間隔波形的電壓幅值,并把該電壓轉化為用8位二進制代碼表示的數字信息,這就是數字示波器的采樣。每兩次采樣之間的時間間隔越小,那么重建出來的波形就越接近原始信號。采樣率(Sampling Rate)就是采樣時間間隔的倒數。例如,如果示波器的采樣率是每秒10G次(10GSa/s),則意味著每100ps進行一次采樣。

根據Nyquist采樣定理,對于正弦波,每個周期至少需要兩次以上的采樣才能保證數字化后的脈沖序列能較為準確的還原原始波形。如果采樣率低于Nyquist采樣率則會導致混疊(Aliasing)現象。

采樣率的單位是MS/s(MegaSamples per second)或GS/s(GigaSamples per second)。一般情況下,各個示波器公布的采樣率參數都是指單通道最高采樣率。如果一臺兩通道的示波器,公布的采樣率參數為1GS/s,兩個通道同時使用時,每通道的最高采樣率為500MS/s。

有一個比較采樣速率和信號帶寬時的經驗法則:如果示波器有內插(通過篩選以便在采樣點間重新生成),則(采樣速率/信號帶寬)的比值至少應為 4:1 ;如果無正弦內插時,則應采取 10:1 的比值。

 

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來源:硬件助手

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