本期視頻我們跟大家詳細(xì)介紹示波器的帶寬問題。

　　帶寬概念的基本介紹

　　帶寬對示波器來說是個(gè)非常重要的指標(biāo)。那我們平時(shí)所說的帶寬到底是個(gè)什么概念呢？帶寬是指示波器模擬前端的模擬帶寬。它的大小直接決定了示波器對信號測量能力的高低。

　　具體得說，示波器帶寬是指示波器測得正弦波的幅度不低于真實(shí)正弦波信號3dB幅度（即真實(shí)信號幅度的70.7%）時(shí)的最高頻率，也稱-3dB截止頻率點(diǎn)。隨著信號頻率的增加，示波器對信號的準(zhǔn)確顯示能力都將會下降。

　　圖1  幅頻特性曲線

　　當(dāng)被測正弦波的頻率等于示波器的帶寬時(shí)（示波器放大器為高斯響應(yīng)），可知測量結(jié)果誤差大約為30%。如果使測量誤差降為3%，則被測信號的頻率應(yīng)比帶寬要低很多。例如，用帶寬為100MHz的示波器測量頻率為100MHz，幅值為1Vpp的正弦波信號，最終屏幕上顯示出來的信號為100MHz，幅值為0.707Vpp的正弦波波形，這還只是正弦波的情形。由于大多數(shù)信號比正弦波要復(fù)雜的多，因此，我們在選擇示波器的時(shí)候，為達(dá)到一定的測量精度，使用示波器通用的法則即通常所說的5倍準(zhǔn)則：示波器所需帶寬=被測信號的最高頻率成分×5。

　　正確選擇帶寬

　　由于復(fù)雜波形的信號由各種不同諧波的正弦波信號組成。

　　而且這些諧波構(gòu)成的帶寬可能很寬，當(dāng)帶寬不夠時(shí)，高次諧波分量就不會有效放大（被阻礙或衰減），可能會造成幅度失真，邊緣消失，細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)丟失等等，這時(shí)測量出來的信號特性如響鈴與振鳴等都會沒有任何參考價(jià)值。

　　所以對于不同頻率的信號測量，帶寬的正確選用是非常重要的。當(dāng)測量高頻信號時(shí)，如測量27MHz的晶振時(shí)，應(yīng)使用示波器的全帶寬測量，按下通道控制軟鍵，將帶寬限制設(shè)為關(guān)閉。

　　圖2  全帶寬測量晶振（正確）

　　圖3  20MHz帶寬限制測量晶振（錯(cuò)誤）

　　若是開啟帶寬限制，即帶寬限制設(shè)為20MHz，則晶振波形會失真，測量也就沒有價(jià)值。

　　當(dāng)測量低頻信號時(shí)，需要設(shè)置帶寬限制，將高頻信號干擾濾除，使有用信號顯示得更加清晰。

　　帶寬與上升時(shí)間

　　提到帶寬，就不能不提上升時(shí)間了，上升時(shí)間通常定義為信號幅值從最大穩(wěn)態(tài)值的10%變化到90%對應(yīng)的時(shí)間。當(dāng)然，在ZDS2022示波器中，您可以打開Measure(測量)菜單，選擇閾值設(shè)置，設(shè)置“較低”和“較高”兩個(gè)值，調(diào)整上升下降時(shí)間的電平測試區(qū)間，如20%~80%，可以實(shí)現(xiàn)對信號上升時(shí)間的電平測試區(qū)間的自定義設(shè)置。

　　圖4  上升時(shí)間

　　示波器的帶寬可直接表現(xiàn)出它所能測量信號的最小上升時(shí)間，從指定的帶寬可以評估示波器系統(tǒng)的上升時(shí)間，可以用：Tr （上升時(shí)間）=0.35/ BW（帶寬）（1GHz以下示波器）的公式計(jì)算。

　　這里的0.35是示波器帶寬與上升時(shí)間（一階高斯模型時(shí)的10%-90%上升時(shí)間）之間的比例系數(shù)。根據(jù)上面的公式，若示波器的帶寬為200MHz，可計(jì)算得Tr =1.75ns，也就是最小可觀察的上升沿時(shí)間。