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再談帶寬（2）

作者： 時間：2017-01-05 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
我們知道，帶寬的限制對信號的捕獲會帶來下面的影響：1，使被測信號的上升沿變緩。2，使信號的頻率分量減少。3，使信號的相位失真。 那么，“對于5MHz的時鐘信號，需要用多少帶寬的示波器來測量？” 這是我在培訓(xùn)時常問的一個問題。我很少能得到令我滿意的答案，很少有工程師反問我：“這5MHz的時鐘信號是方波還是正弦波，如果是方波，其上升時間是多少？” 我常得到的回答是，“100MHz帶寬就足夠了，示波器帶寬通常是被測信號頻率的3-5倍，100MHz余量很大了。” 圖13顯示了5MHz的方波信號在不同帶寬時測試出的波形。其中，M1和M2是分別在6GHz和1GHz時波形，C3是帶寬限制到200MHz的測試結(jié)果。 圖14顯示在帶寬限制到200MHz時測量出的5MHz的上升時間均值為本1.70357ns，而圖15顯示的是在6GHz帶寬時的上升時間為873.87ps。這表明，對于 5MHz的時鐘，因為其上升時間比較快，最好用1GHz以上帶寬的示波器來測量其上升時間，200MHz時其上升沿變緩; 1GHz帶寬和6GHz帶寬對于測試800ps的上升時間結(jié)果幾乎一樣。對于USB2.0信號的測試，需要多少帶寬？對于PCI-E G2信號的測試需要多少帶寬？對于電源測試，需要多少帶寬？對于1000Base-T信號的測試，需要多少帶寬？對于10Gbps的背板測試，需要多少帶寬？ …… 我們常要回答這些問題。 下面的三條規(guī)則就是我們的回答。
1， 首先取決于您需要測試的信號類型及您希望的測試準確度。
2， 對方波信號，最重要的因素是上升時間。任何一方波信號都可以通過傅立葉變換分解成N次的諧
波能量之和。N等于多少時，被測信號的能量就接近為零？這取決于上升時間！這在Peter的白皮書中也有非常詳細討論。
3， 對串行數(shù)據(jù)信號而言，數(shù)據(jù)比特率和上升時間是最重要的兩個因素。有一個非常好的評估準則是：
示波器的帶寬 > 1.8 X 信號比特率. 在這個準則下，如果被測信號的上升時間>20%UI,那么1.8關(guān)系的帶寬能捕獲信號能量的99%. 下面的圖表給出了不同的上升時間和帶寬之間的關(guān)系。


圖13，5MHz時鐘信號在6GHz、1GHz和200MHz等不同帶寬時的測試波形對比



圖14，帶寬限制到200MHz時測量5MHz時鐘上升時間

圖15，6GHz帶寬時測量5MHz時鐘上升時間
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