ZDS2022示波器百集实操视频之84:示波器的带宽

最新更新时间:2021-10-18来源: eefocus关键字:ZDS2022  示波器  带宽 手机看文章 扫描二维码
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大家好,之前我们在第38期百集实操视频中,我们与大家分享了ZDS2022示波器脉宽搜索的功能。示波器搜索功能实用、方便。但有用户对ZDS2022示波器的搜索功能还不是很熟悉。事实上,ZDS2022示波器全硬件搜索功能强大,不仅速度快,而且包括边沿、脉宽、上升/下降时间、周期/频率、占空比和欠幅多种搜索类型。


本期视频我们跟大家详细介绍示波器的带宽问题。

带宽概念的基本介绍

带宽对示波器来说是个非常重要的指标。那我们平时所说的带宽到底是个什么概念呢?带宽是指示波器模拟前端的模拟带宽。它的大小直接决定了示波器对信号测量能力的高低。

具体得说,示波器带宽是指示波器测得正弦波的幅度不低于真实正弦波信号3dB幅度(即真实信号幅度的70.7%)时的最高频率,也称-3dB截止频率点。随着信号频率的增加,示波器对信号的准确显示能力都将会下降。

图1 幅频特性曲线

当被测正弦波的频率等于示波器的带宽时(示波器放大器为高斯响应),可知测量结果误差大约为30%。如果使测量误差降为3%,则被测信号的频率应比带宽要低很多。例如,用带宽为100MHz的示波器测量频率为100MHz,幅值为1Vpp的正弦波信号,最终屏幕上显示出来的信号为100MHz,幅值为0.707Vpp的正弦波波形,这还只是正弦波的情形。由于大多数信号比正弦波要复杂的多,因此,我们在选择示波器的时候,为达到一定的测量精度,使用示波器通用的法则即通常所说的5倍准则:示波器所需带宽=被测信号的最高频率成分×5。


正确选择带宽

由于复杂波形的信号由各种不同谐波的正弦波信号组成。

而且这些谐波构成的带宽可能很宽,当带宽不够时,高次谐波分量就不会有效放大(被阻碍或衰减),可能会造成幅度失真,边缘消失,细节数据丢失等等,这时测量出来的信号特性如响铃与振鸣等都会没有任何参考价值。


所以对于不同频率的信号测量,带宽的正确选用是非常重要的。当测量高频信号时,如测量27MHz的晶振时,应使用示波器的全带宽测量,按下通道控制软键,将带宽限制设为关闭。

图2 全带宽测量晶振(正确)

图3 20MHz带宽限制测量晶振(错误)

若是开启带宽限制,即带宽限制设为20MHz,则晶振波形会失真,测量也就没有价值。

当测量低频信号时,需要设置带宽限制,将高频信号干扰滤除,使有用信号显示得更加清晰。


带宽与上升时间

提到带宽,就不能不提上升时间了,上升时间通常定义为信号幅值从最大稳态值的10%变化到90%对应的时间。当然,在ZDS2022示波器中,您可以打开Measure(测量)菜单,选择阈值设置,设置“较低”和“较高”两个值,调整上升下降时间的电平测试区间,如20%~80%,可以实现对信号上升时间的电平测试区间的自定义设置。

图4 上升时间

示波器的带宽可直接表现出它所能测量信号的最小上升时间,从指定的带宽可以评估示波器系统的上升时间,可以用:Tr (上升时间)=0.35/ BW(带宽)(1GHz以下示波器)的公式计算。


这里的0.35是示波器带宽与上升时间(一阶高斯模型时的10%-90%上升时间)之间的比例系数。根据上面的公式,若示波器的带宽为200MHz,可计算得Tr =1.75ns,也就是最小可观察的上升沿时间。


ZDS2022示波器具有200MHz的带宽,并且支持20MHz带宽限制功能,当然我们的示波器后期会发布500MHz带宽的示波器,欢迎广大用户向我们反映使用中出现的问题,我们需要听到来自您的声音!

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