其中,tr為上升時(shí)間,f-3dB為頻帶寬度,k為介于0.35-0.45之間的常數(shù)(不同型號(hào)的數(shù)字示波器取值不同,可以查閱相應(yīng)的說明書)。通過計(jì)算,并參考帶寬的選取原則,可以得出:只要數(shù)字示波器的上升時(shí)間小于被測(cè)信號(hào)的三分之一到五分之一,就能滿足一般的測(cè)試需求。
(3)頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng)為當(dāng)輸入不同頻率的等幅正弦波信號(hào)時(shí)的響應(yīng)性能,它包含從直流或交流低頻幾赫茲的正弦信號(hào)一直到無法顯示幅度的頻率為止的全部頻率范圍內(nèi)的幅度響應(yīng)。實(shí)際測(cè)量中只考慮帶寬性能還不足以保證數(shù)字示波器能夠準(zhǔn)確重現(xiàn)原始信號(hào),在對(duì)數(shù)字示波器計(jì)量工作中,我們發(fā)現(xiàn)有的數(shù)字示波器頻率響應(yīng)曲線在低頻段并不平坦,會(huì)出現(xiàn)較大的起伏,如果測(cè)試相應(yīng)頻率的信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。此時(shí),即使數(shù)字示波器的帶寬比被測(cè)信號(hào)頻率高出很多,也不能真實(shí)重現(xiàn)信號(hào)。因此,在選擇數(shù)字示波器時(shí),針對(duì)不同的被測(cè)信號(hào),其頻率響應(yīng)也是重點(diǎn)考慮的性能指標(biāo)之一。
(4)采樣速率
數(shù)字示波器的采樣速率表示為樣點(diǎn)數(shù)每秒(S/s)。采樣速率越快越能真實(shí)重現(xiàn)原始信號(hào)。根據(jù)奈奎斯特定理,采樣速率要大于等于2倍的被測(cè)信號(hào)頻率,才能不失真地還原原始信號(hào)。但這個(gè)定理的前提是基于無限長(zhǎng)的時(shí)間和連續(xù)的信號(hào),在實(shí)際測(cè)試中,數(shù)字示波器的技術(shù)無法滿足此條件。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,數(shù)字示波器為了準(zhǔn)確地再現(xiàn)原始信號(hào),采樣速率一般為原始信號(hào)最高頻率的2.5-10倍。
2、探頭對(duì)測(cè)試的影響
在實(shí)際工作中,還必須使用探頭系統(tǒng)(包括探頭和探頭連接附件)把被測(cè)電路的信號(hào)引入到數(shù)字示波器內(nèi)部,因此探頭系統(tǒng)的性能直接決定了引入到數(shù)字示波器的信號(hào)與被測(cè)信號(hào)的一致性程度。
為獲得有效的測(cè)量結(jié)果,為了真實(shí)地重現(xiàn)被測(cè)信號(hào),選擇探頭系統(tǒng)時(shí)主要考慮的以下三個(gè)因素為:
物理連接、對(duì)電路操作的影響最小以及與原始信號(hào)的一致性程度。對(duì)于前兩個(gè)因素需正確選擇探頭連接附件,最后一個(gè)因素則需要正確選擇探頭系統(tǒng)的帶寬。在整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中,帶寬是由系統(tǒng)內(nèi)帶寬最低的部分決定的,因此測(cè)試信號(hào)時(shí)探頭系統(tǒng)的帶寬也是必須考慮的因素之一。而同時(shí),探頭系統(tǒng)也成為了被測(cè)電路的一部分,有一定的負(fù)載效應(yīng)。探頭系統(tǒng)的負(fù)載特性表現(xiàn)在三個(gè)方面:探頭系統(tǒng)的輸入電阻、電容和電感。與數(shù)字示波器配對(duì)的理想的探頭系統(tǒng)將最小化這種負(fù)載特性,充分發(fā)揮數(shù)字示波器真實(shí)再現(xiàn)被測(cè)信號(hào)的能力、特性和容限。因此選擇探頭系統(tǒng)時(shí),最好選用廠家所推薦的探頭型號(hào),并按功能選擇相應(yīng)的連接附件。
3、結(jié)語
綜上所述,實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性的能力是測(cè)試中選擇數(shù)字示波器的核心衡量標(biāo)準(zhǔn),影響數(shù)字示波器信號(hào)完整性的實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)因素是:數(shù)字示波器的帶寬、上升時(shí)間、頻率響應(yīng)、采樣速率和探頭系統(tǒng)的帶寬和負(fù)載效應(yīng)。在實(shí)際購買時(shí),為了取得最優(yōu)性價(jià)比,可以遵循以下原則:數(shù)字示波器帶寬為被測(cè)信號(hào)最高頻率的3-5倍,上升時(shí)間小于被測(cè)信號(hào)的三分之一到五分之一,頻率響應(yīng)曲線平坦,采樣速率為被測(cè)信號(hào)最高頻率的2.5-10倍,同時(shí)選擇廠家推薦的探頭系統(tǒng),即可滿足一般的測(cè)試需求。