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            手持式示波表的帶寬是越高越好嗎

          1. 發布日期:2019-12-26      瀏覽次數:430
            •   手持式示波表與模擬示波器的重要區別是:數字示波器具有很多測量參數,如上升時間、下降時間、峰峰值、幅值等。以上每種參數的含義在示波器的操作手冊上一般都有說明。但是,如果我們深究每個參數底層算法的源頭是什么,答案其實并不簡單。如果能深刻理解示波器的基本算法,這會有助于我們理解使用示波器過程中的一些復雜性的問題。
               
                示波器的帶寬當然是越高越好”。這句話從某種意義上是正確的:帶寬越高,意味能夠準確測量被測信號的帶寬越高,價值越大,也越值錢。但是,從使用角度來說,帶寬越高未必越好。1.、感興趣的信號的上升時間是示波器帶寬選擇的關鍵因素示波器帶寬的理論雖然極其簡單,但在具體購買和使用示波器的過程中到底該怎么選擇帶寬,卻是個沒有統一答案的復雜問題,經常被討論。從事示波器的銷售人員會發現,其實每天都要和用戶談這個話題。經常被討論是因為示波器帶寬的選擇是相對的,它取決于感興趣的信號的類型以及測量準確度的要求。任何信號都可以分解成無數次諧波的疊加。從頻域來理解,帶寬選擇的總原則是:帶寬能覆蓋被測信號各次諧波99.9%的能量就足夠了。帶寬難以選擇的根源就在于:我們不能直觀地知道被測信號能量的99.9%對應的帶寬是多少。感興趣的信號的能量主要取決于上升沿的快慢,上升沿越陡,信號包含的高次諧波含量越豐富,帶寬就要越高。因此感興趣的信號的上升時間是關鍵因素。強調是感興趣的信號,因為很多時候我們關心的是方波信號的尖峰毛刺而不僅僅是方波信號的整體的上升時間。譬如電源開關管MOSFET的Vds信號的上升時間高達100ns,但是感興趣的尖峰信號的上升時間可能只有5ns,甚至更小。
               
                2、帶寬和手持式示波表本身的上升時間之間的關系示波器本身存在上升時間。示波器的上升時間可定義為示波器階躍響應的時間,對于上升沿無限快的階躍信號經過RC低通濾波器之后,其上升沿變緩。RC低通濾波器是示波器放大器的等效簡化分析模型。從RC模型來理解,電容的存在必然導致上升沿變緩。
               
                示波器的上升時間和帶寬存在反比的關系,上升時間和帶寬的乘積是一個常數,使用RC電路模型可以推導出這個常數是0.35。基于圖1的模型可以推導出這個0.35常數。根據RC電路模型得出輸出電壓和輸入電壓之間的關系式(1)如下。該關系式是一個高斯函數。
               
                上升時間一般定義為信號幅值的10%-90%之間的時間。
               
                3、帶寬選擇的N種說法業內一直流傳著很多種帶寬選擇的說法,甚至在諸多文獻中稱之為法則(RuleofThumb)。這里筆者將流傳的幾種選擇帶寬的方法羅列出來。我們可以在“帶寬能覆蓋被測信號各次諧波的99.9%的能量就足夠了”的總原則下判斷對錯即可。但是,實踐中卻很糾結。還是那句話,我們不能直觀地知道被測信號能量的99.9%對應的帶寬是多少,或者說,我們不能輕易確定被測信號的能量在多少次諧波之后被衰減到0.1%。
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