模拟数字示波器带宽的确定方法

2015-10-30 08:17:01来源: eefocus
   只要接触电子电路设计,那么在对电路进行调试时就一定会接触到示波器。示波器是一种测量用仪器。其能够将肉眼无法察觉的电信号转化为可辨识的图像。示波器当中最为主要的参数就是带宽了,带宽关系着示波器能够进行测量的频率范围。那么如何确定一台示波器的可测量带宽是多少呢?本篇文章就将为大家进行介绍。

  
  示波器的最主要参数——带宽(Bandwidth),决定了示波器的测量频率范围。当拿到一台数字示波器时,如何测带宽是否满足需要的标称指标呢?下面就以SDS1072CML这款示波器为例,来检测其带宽,根据资料,其标称的带宽为70MHz。
  
  示波器的带宽
  
  在本文中,使用的是数字模拟的带宽,也就是人们常说的模拟带宽。模拟带宽是示波器前端输入放大器的带宽,相当于一个低通滤波。如图1所示,在幅频特性曲线中,随正弦波频率的增加,信号的幅度下降到3dB(70.7%),此时的频率点称为示波器的带宽。
  




  带宽的检测
  
  检测主要通过线性慢速扫描信号来实现,将慢速扫描信号调整到超过示波器带宽的范围。为了保证带宽检测的精确性,检测时要注意阻抗匹配问题。信号发生器选择50ohm输出阻抗,选用50ohmBNC同轴电缆线,在示波器输入端添加50ohm阻抗匹配器。
  


  如图2所示,频带范围为1MHz—240MHz,扫描时间80s,可得每格时基15MHz的频率差,屏幕中央频率105MHz。示波器时基档位调节到5s/div(此时进入扫描状态,没有死区时间,所以数据点都显示在屏幕上)。信号的幅度下降到3dB(70.7%)时,此时频率大约为117MHz,即BW≈117MHz,远高于示波器标称的70MHz的带宽。
  
  通过对线性扫频信号的观察,以此来对示波器的带宽进行了定量分析。接下来要用示波器的另一个参数(上升时间)来分析示波器带宽。用信号发生器向示波器输入快速上升沿信号,通过用示波器测量其上升时间,最后算得带宽。
  
  计算过程
  
  首先给出公式(1):




  
  为了方便之后的计算和带入,将公式(1)进行简化,得到:
  
  公式(2):






  
  信号实际上升时间为:
  




  为了让测量的结果更加精准,要将示波器调节到等效采样的模式,采样率能够达到50 GSa/s。如图4所示,得到参数:
  


  由公式(2)可以得到:
  




  由公式(1),能够得到:
  




  从计算结果来看,这台示波器的带宽应该在110 MHz到120 MHz之间,关于正确性可通过实际操作来进行进一步的到证实。本篇文章给出了一种示波器带宽的确定方法,帮助人们来对示波器的可测量范围进行确认。避免实际测量数值大于可测范围的情况发生,保证了示波器测量的准确性。

关键字:模拟数字  示波器  带宽

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/1030/article_13754.html
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