除了對通用的信號分析,大多數(shù)的工程師也有對時間測量感興趣,如方波的上升時間和下降時間。因此,從指定的帶寬可以評估示波器系統(tǒng)的上升時間,我們可以使用下面公式:tr= 0.35/BW(或0.42/BW);即:BW = 0.35/tr(或0.42/tr)=5*Fclock(一般普通信號的tr=7%*T,其中:T=1/Fclock)。實際信號的帶寬:信號諧波幅值將為0次波(基波)的70%(即下降3dB)時的諧波頻率。
這里的0.35是示波器帶寬和上升時間(一階高斯模型時的10%-90 %上升時間)之間的比例系數(shù),示波器的放大器大多數(shù)使用的是一階高斯型RC低通濾波器的響應模型。使用這個公式很容易計算出 tr 上升時間,但是,實際往往不是這樣的。圖3 的表格給出了不同信號標準所需要的測量系統(tǒng)帶寬的建議,建議的系統(tǒng)帶寬能夠保證上升時間或其它測量得到合理的測試精度。注意,儀器系統(tǒng)很多因數(shù)都會影響在 示波器測試上升時間結(jié)果的精度,這些因數(shù)包括信號源,探頭,以及示波器。圖3 表格是假設信號和示波器的測試系統(tǒng)都是一階響應特性,但是在實際上,特別是今天的高速串行信號,這個假設與實際相差甚遠。對于最大平坦包絡延遲響應,示波 器的帶寬和上升時間的關系系數(shù)接近0.45.在圖3中,可以看出 上升時間和帶寬比例系數(shù)的變化,20GHz 幅頻響應模型也發(fā)生變化,從簡單的一階響應到32 階響應。16 階和32 階響應類似現(xiàn)在的高性能示波器的響應特性,這類高性能示波器的tr/BW 比例系數(shù)接近0.4 或0.45。對于這樣的比例系數(shù),示波器的幅頻響應從低頻到示波器帶寬截止頻率的平坦度非常好。另外,如果儀器使用非常好的濾波器,那么它的幅度和相位都 會得到較好的補償,以便以最好的保真度捕獲和分析復雜信號。什么是真正意義上最好的示波器?兩臺示波器具有相同帶寬性能可以有不同的上升時間,以及不同的 幅頻響應和相位響應!因此,只有知道示波器的帶寬,將無法可靠地知道其測量能力或其能夠準確捕捉復雜信號(像高速串行數(shù)據(jù)流)的能力。同時,示波器的真實 的上升時間和從示波器帶寬計算出的上升時間結(jié)果是否一致值得商榷。要得到示波器真實上升時間和下降時間,唯一可靠的途徑就是利用一個上升時間比示波器快的 多的理想階躍信號去測量。
探頭帶寬和上升時間
帶寬