flyunlimit 发表于 2009-6-3 12:13:10

根据应用选择合适的示波器带宽

带宽是大多数工程师在选择一款示波器时首先考虑的参数。本文将为您提供一些有用的窍门,教您如何为您的数字和模拟应用选择合适的示波器带宽。但首先,我们先看看示波器带宽的定义。

示波器带宽的定义

所有示波器都表现出如图1所示的在较高频率处滚降的低通频率响应。大多数带宽参数在1 GHz及以下的示波器通常表现为高斯响应,即具备约从-3 dB频率的三分之一处开始缓慢滚降的特性。而那些带宽规格超过1 GHz的示波器通常则具备最大平坦频率响应,如图2所示。这种频响通常表现为带内响应较平缓,而在约-3 dB频率处滚降较陡。

示波器的这两种频率响应各有各的优缺点。具备最大平坦频响的示波器比具备高斯频响的示波器对带内信号的衰减较小,也就是说前者对带内信号的测量更精确。但具备高斯频响的示波器比具备最大平坦频响的示波器对代外信号的衰减小,也就是说在同样的带宽规格下,具备高斯频响的示波器通常具备更快的上升时间。然而,有时对带外信号的衰减大有助于消除那些根据奈奎斯特标准(fMAX < fS)可能造成混迭的高频成分。关于奈奎斯特采样理论更深入的探讨,请参看安捷伦应用笔记1587(Agilent Application Note 1587) 。

不论您手头的示波器具备高斯频响、最大平坦频响还是介于二者之间,我们都将输入信号通过示波器后衰减3 dB时的最低频率视为该示波器的带宽。示波器的带宽和频响可以利用正弦波信号发生器扫频测量得到。信号在示波器-3dB频率处的衰减转换后可表示为约-30%的幅度误差。因此,我们不能奢望对那些主要的频率成分接近示波器带宽的信号进行精确测量。

与示波器带宽规格紧密相关的是其上升时间参数。具备高斯频响的示波器,按照10%到90%的标准衡量,上升时间约为0.35/fBW。具备最大平坦频响的示波器上升时间规格一般在0.4/fBW范围上,随示波器频率滚降特性的陡度不同而有所差异。但我们必须记住的是,示波器的上升时间并非示波器能精确测量的最快的边缘速度,而是当输入信号具备理论上无限快的上升时间(0 ps)时,示波器能够得到的最快边沿速度。尽管实际上这种理论参数不可能测得到,因为脉冲发生器不可能输出边沿无限快的脉冲,但我们可以通过输入一个边沿速度为示波器上升时间规格的3到5倍的脉冲来测量示波器的上升时间。

flyunlimit 发表于 2009-6-3 12:14:22

想买示波器,所以研究了一下。

具体的不转了。直接看这吧。图片还有效。
http://hi.baidu.com/keyflying/blog/item/8ffb5ab5ce60d8ca37d3ca2b.html

flyunlimit 发表于 2009-6-3 12:15:09

探头使用中注意的一些问题
我们很多测量的时候都使用无源探头,而这个看似很简单的部件常常被大家忽略,要很好地测量,探头还是很有讲究的。下面几点是示波器使用中需要注意的问题:
首先是带宽,这个通常会在探头上写明,多少MHz。如果探头的带宽不够,示波器的带宽再高也是无用,因为探头瓶颈原因信号无法不失真输入到示波器。所以探头带宽的选择至少高于标称的带宽。严格意义上来说示波器的带宽本生就包括了探头系统的带宽,Siglent(鼎阳科技)的示波器就是一个很好例子,他们提供的示波器比如标称是100MHz,那么就是指包括探头在内的整个通道的带宽是100MHz
其次就是探头的阻抗匹配。探头在使用之前应该先对其阻抗匹配部分进行调节。通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容,有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话,测量到的波形将会变形。调节示波器探头阻抗匹配的方法如下:把探头接到通道上,然后直接把探头尖端钩子接到示波器“探头元件~3V”连接器上,基准导线接到“探头元件接地”连接器上,显示通道,然后按下“AUTO”按钮。此时检查所显示波形的形状(一般示波器都带有这输出端子,通常是1KHz的方波信号),方波的上、下两边是否水平。如果出现过冲、倾斜等现象,则说明需要调节探头上的匹配电容。用小螺丝刀调节之,直到上下两边的波形都水平,没有过冲为止。当然,可能由于示波器探头质量的问题,可能调不到完全无失真的效果,这时只能调到最佳效果了。
再次就是确保示波器中的“衰减”与探头上的“衰减”相匹配。探头上有一个选择量程的小开关:X10和X1。当选择X1档时,信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时,信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此,当使用示波器的X10档时,应该将示波器上的读数扩大10倍(有些示波器,在示波器端可选择X10档,以配合探头使用,这样在示波器端也设置为X10档后,直接读数即可)。当我们要测量较高电压时,就可以利用探头的X10档功能,将较高电压衰减后进入示波器。另外,X10档的输入阻抗比X1档要高得多,所以在测试驱动能力较弱的信号波形时,把探头打到X10档可更好的测量。但要注意,如果不确信号电压高低时,应当先用X10档测一下,确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量,养成这样的习惯是很有必要的,这样对自己的安全负责也避免了示波器的烧坏。常有人问,为什么用示波器看不到晶振引脚上的波形?一个可能的原因就是因为使用的是探头的X1档,这时相当于一个很重的负载并联在晶振电路中,导致电路停振了。正确的方法应该是使用探头的X10档。这是使用中应当注意的,即或不停振,也有可能因过度改变振荡条件而看不到真实的波形了。
另外示波器探头在使用时,要保证地线夹子可靠的接了地(被测系统的地,非真正的大地),不然测量时,就会看到一个很大的50Hz的信号,这是因为示波器的地线没连好,而感应到空间中的50Hz工频市电而产生的。如果你发现示波器上出现了一个幅度很强的50Hz信号(我国市电频率为50Hz),这时你就要注意下看是否是探头的地线没连好。由于示波器探头经常使用,可能会导致地线断路。检测方法是:将示波器调节到合适的扫描频率和Y轴增益,然后用手触摸探头中间的探针,这时应该能看到波形,通常是一个50Hz的信号。如果这时没有波形,可以检查是否是探头中间的信号线是否已经损坏。然后,将示波器探头的地线夹子夹到探头的探针(或者是钩子)上,再去用手触摸探头的探针,这时应该看不到刚刚的信号(或者幅度很微弱),这就说明探头的地线是好的,否则地线已经损坏。通常是连接夹子那条线断路,通常重新焊上即可,必要时可更换,注意连接夹子的地线不要太长,否则容易引入干扰,尤其是在高频小信号环境下。示波器探头的地线夹子应该要靠近测量点,尤其是测量频率较高、幅度较小的信号时。因为长长的地线,会形成一个环,它就像一个线圈,会感应到空间的电磁场。另外系统中的地线中电流较大时,也会在地线上产生压

降,所以示波器探头的地线应该连接到靠近被测试点附近的地上。最好的情况就是不要使用配置的钳夹地线,把地线拔下来在探头尖端裸露的金属部分套上配置的近地线(一个圆环状),这样大大缩短地线长度,很大避免了地线的噪声干扰。小信号测量时如果噪声干扰比较大,可以把示波器的采样方法选择平均,同时可把带宽限制打开(如果测的是低频信号)一般数字示波器的带宽限制为20MHz,注意此限制也有可能把信号的一些谐波滤除。
最后就是探头使用的安全问题:使用探头时避免电击,应使手指保持在探头主体上防护装置的后面,不接触探头顶部的金属部分,同时确保输入信号的幅值不超过标称的示波器允许输入的最大值。

liweiliang 发表于 2009-6-3 13:00:56

好!但没有见到图啊?

liweiliang 发表于 2009-6-3 13:02:25

奥!
见到了

dan22 发表于 2012-4-12 20:50:11

记得是用公式0.5/(10%-90%)或者0.4/(20%-80%)来计算频率,然后查表得出所需带宽。

fudaqiang 发表于 2012-7-20 14:37:09

学习了,支持一下

VIVA1037 发表于 2012-7-25 18:02:47

dan22 发表于 2012-4-12 20:50 static/image/common/back.gif
记得是用公式0.5/(10%-90%)或者0.4/(20%-80%)来计算频率,然后查表得出所需带宽。 ...

示波器带宽定义 带宽=上升时间除以0.35

tjzhky 发表于 2012-7-31 14:26:11

flyunlimit 发表于 2009-6-3 12:15 static/image/common/back.gif
探头使用中注意的一些问题
我们很多测量的时候都使用无源探头,而这个看似很简单的部件常常被大家忽略,要 ...

关于噪声的说法是很正确的,确实有不少客户对这方面不理解,解释起来也很麻烦。
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