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手持式示波表的带宽是越高越好吗

  • 发布日期:2019-12-26      浏览次数:1193
    •   手持式示波表与模拟示波器的重要区别是:数字示波器具有很多测量参数,如上升时间、下降时间、峰峰值、幅值等。以上每种参数的含义在示波器的操作手册上一般都有说明。但是,如果我们深究每个参数底层算法的源头是什么,答案其实并不简单。如果能深刻理解示波器的基本算法,这会有助于我们理解使用示波器过程中的一些复杂性的问题。
       
        示波器的带宽当然是越高越好”。这句话从某种意义上是正确的:带宽越高,意味能够准确测量被测信号的带宽越高,价值越大,也越值钱。但是,从使用角度来说,带宽越高未必越好。1.、感兴趣的信号的上升时间是示波器带宽选择的关键因素示波器带宽的理论虽然极其简单,但在具体购买和使用示波器的过程中到底该怎么选择带宽,却是个没有统一答案的复杂问题,经常被讨论。从事示波器的销售人员会发现,其实每天都要和用户谈这个话题。经常被讨论是因为示波器带宽的选择是相对的,它取决于感兴趣的信号的类型以及测量准确度的要求。任何信号都可以分解成无数次谐波的叠加。从频域来理解,带宽选择的总原则是:带宽能覆盖被测信号各次谐波99.9%的能量就足够了。带宽难以选择的根源就在于:我们不能直观地知道被测信号能量的99.9%对应的带宽是多少。感兴趣的信号的能量主要取决于上升沿的快慢,上升沿越陡,信号包含的高次谐波含量越丰富,带宽就要越高。因此感兴趣的信号的上升时间是关键因素。强调是感兴趣的信号,因为很多时候我们关心的是方波信号的尖峰毛刺而不仅仅是方波信号的整体的上升时间。譬如电源开关管MOSFET的Vds信号的上升时间高达100ns,但是感兴趣的尖峰信号的上升时间可能只有5ns,甚至更小。
       
        2、带宽和手持式示波表本身的上升时间之间的关系示波器本身存在上升时间。示波器的上升时间可定义为示波器阶跃响应的时间,对于上升沿无限快的阶跃信号经过RC低通滤波器之后,其上升沿变缓。RC低通滤波器是示波器放大器的等效简化分析模型。从RC模型来理解,电容的存在必然导致上升沿变缓。
       
        示波器的上升时间和带宽存在反比的关系,上升时间和带宽的乘积是一个常数,使用RC电路模型可以推导出这个常数是0.35。基于图1的模型可以推导出这个0.35常数。根据RC电路模型得出输出电压和输入电压之间的关系式(1)如下。该关系式是一个高斯函数。
       
        上升时间一般定义为信号幅值的10%-90%之间的时间。
       
        3、带宽选择的N种说法业内一直流传着很多种带宽选择的说法,甚至在诸多文献中称之为法则(RuleofThumb)。这里笔者将流传的几种选择带宽的方法罗列出来。我们可以在“带宽能覆盖被测信号各次谐波的99.9%的能量就足够了”的总原则下判断对错即可。但是,实践中却很纠结。还是那句话,我们不能直观地知道被测信号能量的99.9%对应的带宽是多少,或者说,我们不能轻易确定被测信号的能量在多少次谐波之后被衰减到0.1%。
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