精確測脈沖，示波器帶寬要多高？
發布時間：2013-4-28 15:00
發布者：絕對好文
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作者：老赤腳醫生 一波未平，一波又起。 又有用戶來投訴示波器和波形發生器這一對夫妻了：“我新買了33250A，用它輸出50MHz的脈沖，怎么示波器觀察像正弦波��？你這臺33250A有問題吧？ 但如果把信號改為10MHz的方波，就看上去是非常好的脈沖 ”. 這位用戶投訴的33250A， 是安捷倫80MHz的函數和任意波形發生器，可以產生可變上升沿的50MHz的脈沖。上升和下降沿小于5ns. 我們首先按照常理回答這個用戶：“一般用戶理解脈沖，通常是方方正正的，但這是不可能的，因為這需要無窮快的上升沿， 這這就意味這信號帶寬無窮大，不僅難以實現，而且會帶來更多的電磁輻射問題。因此，如果示波器測量出這個方波的上升沿不于5ns, 就應該沒問題�！� 但用戶隨后跟了一句：“我測了上升沿，可不止5ns”. 在我們脫口而出“要不你送我們維修部檢查一下”之前，我隨口問了一句：“你用的示波器帶寬是多少”。用戶很堅定地回答：“100MHz，測這個50MHz的信號沒問題” 這就是問題了。 實際上，一臺100MHz帶寬的示波器對33250A50MHz的脈沖進行測試， 即使采樣率再高， 測試5ns 上升沿的50MHz脈沖， 顯然是不夠的。 首先脈沖波是一個頻譜分量眾多的信號，其包括了基波和高次諧波。 這樣，信號的帶寬不是有頻率決定的， 而是上升沿。 所以脈沖信號的帶寬要高于信號的實際頻率。 而示波器的帶寬是有限的， 所以使用示波器觀察脈沖時，如果帶寬不夠，看起來就像一個正弦波。如下圖： 
相比于被測信號，示波器的帶寬越大，脈沖信號的高次諧波分量越容易被抓到，信號就越不會失真。
可以通過以下方法估算測試信號的帶寬，已經需要多大帶寬的示波器來測量： l 根據信號的最快上升沿時間t (信號從10%~90%的閾值時間)， 計算信號的實際帶寬： 信號帶寬（BWsignal）=0.35/t。這就說是信號中絕大多數信號頻譜分量分布的帶寬。以33250A的輸出脈沖為例，t=5ns, 信號帶寬（BWsignal）=70MHz l 根據測量精度的要求，選擇合適帶寬的示波器。 用不同帶寬示波器測量信號，會得到不同的誤差。 通常用以下方法估算測量誤差：
以33250A為例， 50MHz 脈沖的帶寬是70MHz， 如果希望測量誤差小于2%，就需要示波器的帶寬必須5倍于信號的帶寬，即350HMz 帶寬。 一句話，脈沖波帶寬取決于上升沿；要根據測量精度要求，來選用合適帶寬的示波器。 |
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