模擬數(shù)字示波器帶寬的確定方法

　　
　　示波器的最主要參數(shù)——帶寬(Bandwidth)，決定了示波器的測(cè)量頻率范圍。當(dāng)拿到一臺(tái)數(shù)字示波器時(shí)，如何測(cè)帶寬是否滿足需要的標(biāo)稱指標(biāo)呢?下面就以SDS1072CML這款示波器為例，來檢測(cè)其帶寬，根據(jù)資料，其標(biāo)稱的帶寬為70MHz。
　　
　　示波器的帶寬
　　
　　在本文中，使用的是數(shù)字模擬的帶寬，也就是人們常說的模擬帶寬。模擬帶寬是示波器前端輸入放大器的帶寬，相當(dāng)于一個(gè)低通濾波。如圖1所示，在幅頻特性曲線中，隨正弦波頻率的增加，信號(hào)的幅度下降到3dB(70.7%)，此時(shí)的頻率點(diǎn)稱為示波器的帶寬。
　　

　　帶寬的檢測(cè)
　　
　　檢測(cè)主要通過線性慢速掃描信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，將慢速掃描信號(hào)調(diào)整到超過示波器帶寬的范圍。為了保證帶寬檢測(cè)的精確性，檢測(cè)時(shí)要注意阻抗匹配問題。信號(hào)發(fā)生器選擇50ohm輸出阻抗，選用50ohmBNC同軸電纜線，在示波器輸入端添加50ohm阻抗匹配器。
　　


　　如圖2所示，頻帶范圍為1MHz—240MHz，掃描時(shí)間80s，可得每格時(shí)基15MHz的頻率差，屏幕中央頻率105MHz。示波器時(shí)基檔位調(diào)節(jié)到5s/div(此時(shí)進(jìn)入掃描狀態(tài)，沒有死區(qū)時(shí)間，所以數(shù)據(jù)點(diǎn)都顯示在屏幕上)。信號(hào)的幅度下降到3dB(70.7%)時(shí)，此時(shí)頻率大約為117MHz，即BW≈117MHz，遠(yuǎn)高于示波器標(biāo)稱的70MHz的帶寬。
　　
　　通過對(duì)線性掃頻信號(hào)的觀察，以此來對(duì)示波器的帶寬進(jìn)行了定量分析。接下來要用示波器的另一個(gè)參數(shù)(上升時(shí)間)來分析示波器帶寬。用信號(hào)發(fā)生器向示波器輸入快速上升沿信號(hào)，通過用示波器測(cè)量其上升時(shí)間，最后算得帶寬。
　　
　　計(jì)算過程
　　
　　首先給出公式(1)：

　　
　　為了方便之后的計(jì)算和帶入，將公式(1)進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到：
　　
　　公式(2)：






　　
　　信號(hào)實(shí)際上升時(shí)間為：
　　




　　為了讓測(cè)量的結(jié)果更加精準(zhǔn)，要將示波器調(diào)節(jié)到等效采樣的模式，采樣率能夠達(dá)到50 GSa/s。如圖4所示，得到參數(shù)：
　　


　　由公式(2)可以得到：
　　




　　由公式(1)，能夠得到：
　　




　　從計(jì)算結(jié)果來看，這臺(tái)示波器的帶寬應(yīng)該在110 MHz到120 MHz之間，關(guān)于正確性可通過實(shí)際操作來進(jìn)行進(jìn)一步的到證實(shí)。本篇文章給出了一種示波器帶寬的確定方法，幫助人們來對(duì)示波器的可測(cè)量范圍進(jìn)行確認(rèn)。避免實(shí)際測(cè)量數(shù)值大于可測(cè)范圍的情況發(fā)生，保證了示波器測(cè)量的準(zhǔn)確性。