示波器的频率响应及其对上升时间测量精度的影响

2012-03-20 15:44:51来源: eefocus

传统上,示波器的频率响应是高斯型的,是由许多具有类似频响的电路元件组合而成的,传统的模拟示波器就是这个样子,从它的BNC输入端至CRT显示,有很多模拟放大器构成一个放大器链注1。有关高斯频响示波器的特点,在行业内已经广为人知。

但鲜为人知的是当代高性能数字示波器所普遍采用的平坦频率响应。数字示波器中和高斯频响有关的只是很少的几个模拟放大器,并可用DSP技术优化其对精度的影响。对于数字示波器来说,还有一件重要事情是,要尽量避免采样混叠误差注2,而模拟示波器是根本没有这种问题的。与高斯频响相比,平坦型频率响应能减少采样混叠误差,我们在这里首先回顾高斯响应和平坦响应的特性。然后讨论这两种响应类型所对应的上升时间测量精度。从而说明具有平坦频率响应的示波器与具有同样带宽的高斯响应示波器相比,有更高的上升时间测量精度。

我们的讨论以1GHz示波器为例。这里的分析结论完全适用于其它带宽。

高斯响应示波器的特性

1GHz 示波器的典型高斯频响如图1所示。高斯频率响应的优点是不管输入信号(被测信号)有多快,它都能给出没有过冲的较好脉冲响应(即示波器屏幕上显示的信号没有过冲)。图2示出1GHz高斯频响示波器对快沿阶跃信号的脉冲响应。

在高斯频响示波器中,示波器的上升时间注3与示波器带宽注4间有熟知的常用公式:

上升时间 = 0.35 / 带宽注5 (高斯系统)

高斯系统的另一常用特性是它的系统总带宽注6为各子系统带宽的RMS值,可使用下面熟悉的关系式计算:

通常情况下,若示波器探头带宽比示波器带宽更高,系统带宽不会变得很差。

相反,被测上升时间通常与系统及信号上升时间有关 ,计算公式为 :

当示波器系统的上升时间并不比信号上升时间快很多时,则可用该关系式估算信号的实际上升时间。

图1

[1] [2] [3] [4]

关键字:频率响应  上升时间  示波器

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0320/article_4844.html
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