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深入了解示波器(三):示波器的带宽

Aircity007@sina.com 本文所有权归作者Aircity所有 喜欢可以加微信交流Q38825

**在示波器本体上看到的带宽,是示波器的-3dB带宽,**如下图。
在这里插入图片描述
示波器带宽至少是信号频率的5倍,示波器才能获取并还原足够详细的波形,这就是我们常用的5倍法则:

示波器带宽≥信号频率x5

这个法则是怎么来的呢?

信号的高频成分都“藏在”上升沿中,例如1MHz的方波,其基频是1MHz,但是还有非常多的倍频部分,是1MHz的N倍,N是无穷大。这个时候我们要提一个“拐点频率”的概念,根据Dr. Howard W. Johnson的著作High Speed Digital Design A Handbook of Black Magic所述,快速边沿的频谱中存在一个转折点,也称“拐点”,在这个转折点之上,高于fknee的频率分量在确定信号形状时可以忽略不计。拐点频率的计算方法如下:
在这里插入图片描述
trise指信号的上升时间。
**信号的最高频率成分可以认为就是拐点频率,示波器的带宽应该大于等于这个拐点频率。**还以上面1MHz方波计算,方波升时间通常是周期的1/10,即100ns。那么
在这里插入图片描述

刚好就是方波频率的5倍,所以5倍经验法则就是这么来的。

上面是通用的计算方法,如果要求更好的精度,可按照如下规则计算;
高斯相应示波器(带宽<1G) 最大平坦相应示波器(带宽>1G),有关这两种响应示波器的介绍详见文章《深入了解示波器(十一):高斯响应示波器和最大平坦度响应示波器》
在这里插入图片描述
下图是用不同的带宽捕获的信号,可以看到带宽越高,信号的上升沿越陡峭,信号还原度越高。
在这里插入图片描述
以上是从方波的角度计算带宽,其他类型的波形fknee的经验值如下:

在这里插入图片描述
有些文章中还会提到示波器上升时间的概念,并且要求示波器上升时间小于被测信号上升时间的1/5。甚至给出了如下表格:
在这里插入图片描述
其实没有必要这么计算,示波器上升时间与带宽有对应关系,信号的上升时间与信号的频宽也有对应关系。还不如直接都用上文所述带宽来计算。

http://www.15wanjia.com/news/768.html

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