N越大，說明頻率響應(yīng)越陡峭。上面的關(guān)系式有時(shí)也包括在示波器指標(biāo)中，從而給出示波器的響應(yīng)類型。

測(cè)量精度

哪一種頻率響應(yīng)類型能提供最好的測(cè)量精度，需要考慮最大信號(hào)頻率和示波器的采樣混疊誤差。

信號(hào)最高頻率

在圖1 的例子中，與高斯響應(yīng)相比，平坦頻率響應(yīng)在-3dB帶寬(1GHz)前衰減較小。因而對(duì)在 -3dB 帶寬之內(nèi)的信號(hào)頻率成分，平坦響應(yīng)示波器遠(yuǎn)比高斯響應(yīng)示波器測(cè)量精度高。例如，讓我們使用這兩種頻率響應(yīng)類型的示波器，比較上升時(shí)間為700ps的數(shù)字信號(hào)的測(cè)量結(jié)果。由上升時(shí)間可確定該信號(hào)的最高頻率，即 ：

信號(hào)最高頻率的定義為：任何一種測(cè)量系統(tǒng)(也包括示波器在內(nèi))能精確復(fù)現(xiàn)信號(hào)，所對(duì)應(yīng)的最高頻率(當(dāng)然包括最高頻率已內(nèi)的頻率成份)。

使用這一關(guān)系式，可得到上升時(shí)間為700ps的信號(hào)，它主要頻率在714MHz以下。我們從圖1看出對(duì)于最高為714MHz的頻率，平坦響應(yīng)示波器比高斯響應(yīng)示波器有更小的衰減，因而能更精確地測(cè)量700ps跳變沿的上升時(shí)間，如圖2所示。平坦頻響示波器測(cè)量該上升時(shí)間的誤差為3%，而高斯頻響示波器則達(dá)到9%。

若被測(cè)信號(hào)上升時(shí)間減小特別快(即更快的跳變沿)，高斯響應(yīng)示波器反而會(huì)超過平坦響應(yīng)示波器的上升時(shí)間測(cè)量精度。這是因?yàn)殡S著信號(hào)上升時(shí)間減小(即跳變沿更快)， 信號(hào)-3dB 以上頻率成分不斷增加，此時(shí)平坦響應(yīng)示波器的幅度響應(yīng)將低于高斯響應(yīng)示波器。

圖3是我們例子中所使用的兩種示波器對(duì)各種不同上升時(shí)間的信號(hào)的測(cè)量誤差。可以看到在高斯響應(yīng)示波器測(cè)量精度超過平坦響應(yīng)示波器交界處，上升時(shí)間測(cè)量誤差已經(jīng)達(dá)到15%。因此，對(duì)于信號(hào)上升時(shí)間的精確(< 15%)測(cè)量，在同樣帶寬時(shí)，平坦響應(yīng)示波器遠(yuǎn)優(yōu)于高斯響應(yīng)示波器 。這與一般認(rèn)為“對(duì)于理想(快)階躍信號(hào)輸入，高斯響應(yīng)示波器比平坦響應(yīng)示波器有更快的上升時(shí)間”不符。應(yīng)記住示波器上升時(shí)間指標(biāo)本身并不完全說明被測(cè)上升時(shí)間有多精確，必須同時(shí)考慮示波器的頻率響應(yīng)類型。

采樣混疊誤差

數(shù)字示波器使用兩種基本采樣方法：重復(fù)采樣和實(shí)時(shí)采樣。重復(fù)采樣示波器是將多次采集的樣點(diǎn)構(gòu)建成一個(gè)波形，不易產(chǎn)生采樣混疊誤差。實(shí)時(shí)采樣示波器往往是一次采集捕獲所有的信號(hào)信息，或一旦有感興趣的信號(hào)就采集，否則一直等待。這里的討論主要針對(duì)更常見的實(shí)時(shí)采樣示波器，它比重復(fù)采樣示波器有更多的優(yōu)點(diǎn)。

數(shù)字實(shí)時(shí)示波器要精確測(cè)量信號(hào)，該信號(hào)必須沒有過多NyQuist頻率之上的頻率成分，NyQuist頻率等于采樣頻率的一半。在頻域中，高于NyQuist頻率的頻率成分將折合到低于NyQuist頻率。在時(shí)域，這一誤差以具有“顫動(dòng)”跳變沿的脈沖響應(yīng)出現(xiàn)，在不一致的上升時(shí)間和時(shí)間差測(cè)量中，會(huì)產(chǎn)生“顫動(dòng)”的跳變沿。

對(duì)于圖1中采樣率為4GHz的例子，NyQuist頻率為2GHz。高斯響應(yīng)示波器允許采樣2GHz以上的頻率成份，這些頻率成份會(huì)對(duì)信號(hào)造成采樣混疊誤差。但平坦響應(yīng)示波器衰減了2GHz以上的所有頻率成份，因此不存在采樣混疊誤差。

為在沒有采樣混疊誤差的情況下精確測(cè)量信號(hào)，示波器必須有足夠的采樣率。對(duì)于高斯響應(yīng)示波器，采樣率通常需要4倍于示波器帶寬，甚至是6倍于示波器帶寬。而平坦響應(yīng)示波器有陡峭的濾波器，因此2.5倍于示波器帶寬的采樣率就能避免混疊誤差。