測試儀器選擇：如何選擇合適的示波器帶寬

　　第三步就是根據(jù)測量上升時(shí)間和下降時(shí)間所需的精確程度來確定測量該信號(hào)所需的示波器帶寬。表1給出了對于具備高斯頻響或最大平坦頻響的示波器而言，在各種精度要求下需要的示波器帶寬與fknee的關(guān)系。但要記住的是，大多數(shù)帶寬規(guī)格在1 GHz及以下的示波器通常都是高斯頻響型的，而帶寬超過1 GHz的通常則為最大平坦頻響型的。

　　表1：根據(jù)需要的精度和示波器頻率響應(yīng)的類型計(jì)算示波器所需帶寬的系數(shù)

　　第三步：計(jì)算示波器帶寬

　　下面我們通過一個(gè)簡單的例子進(jìn)行講解：

　　對于在測量500ps上升時(shí)間（10-90%）時(shí)具有正確的高斯頻率響應(yīng)的示波器，確定其所需的最小帶寬

　　如果信號(hào)的上升/下降時(shí)間約為500ps（按10%到90%的標(biāo)準(zhǔn)定義），那么該信號(hào)的最大實(shí)際頻率成分（（fknee）就約為1 GHz。

　　fknee = （0.5/500ps） = 1 GHz

　　如果在進(jìn)行上升時(shí)間和下降時(shí)間參數(shù)測量時(shí)允許20%的定時(shí)誤差，那么帶寬為1 GHz的示波器就能滿足該數(shù)字測量應(yīng)用的要求。但如果要求定時(shí)精度在3%范圍內(nèi)，那么采用帶寬為2GHz的示波器更好。

　　20%定時(shí)精度：

　　示波器帶寬＝1.0x1GHz＝1.0GHz

　　3%定時(shí)精度：

　　示波器帶寬＝1.9x1GHz＝1.9GHz

　　下面我們將用幾個(gè)帶寬不同的示波器對與該例中的信號(hào)具備類似特性的一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行測量。

　　不同帶寬示波器對同一數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)的測量比較

　　圖3給出了利用Agilent 公司帶寬為100MHz的示波器 MSO6014A測量一個(gè)邊沿速度為500ps（從10%到90%）的100MHz數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)得到的波形結(jié)果。

　　圖3

　　從圖中可以看出，該示波器主要只通過了該時(shí)鐘信號(hào)的100MHz基本頻率成分，因此，時(shí)鐘信號(hào)顯示出來大約是正弦波的形狀。帶寬為100MHz的示波器對許多時(shí)鐘速率在10MHz 到 20MHz 范圍的基于MCU的8bit設(shè)計(jì)而言可能非常合適，但對于這里測量的100MHz的時(shí)鐘信號(hào)就明顯不夠了。 圖4給出了利用Agilent公司500MHz帶寬的示波器MSO6054A測量同一信號(hào)的結(jié)果。

　　圖4

　　從圖中可以看出，該示波器最高能捕捉到信號(hào)的5次諧波，這恰好滿足了我們在前面給出的第一個(gè)經(jīng)驗(yàn)建議。但在我們測量上升時(shí)間時(shí)發(fā)現(xiàn)，用這臺(tái)示波器測量得到的上升時(shí)間約為750ps。在這種情況下，示波器對信號(hào)上升時(shí)間的測量就不是非常準(zhǔn)確，它得到的測量結(jié)果實(shí)際上很接近它自己的上升時(shí)間（700ps），而不是輸入信號(hào)的上升時(shí)間（接近500ps）。這說明，如果時(shí)序測量比較重要，那么我們就需要用更高帶寬的示波器才能滿足這一數(shù)字測量應(yīng)用的要求。

　　換用Agilent1-GHz帶寬的示波器MSO6104A之后，我們得到的信號(hào)圖像（見圖5）就更準(zhǔn)確了。

　　圖5

　　在示波器中選擇上升時(shí)間測量后，我們得到的測量結(jié)果約為550ps。這一測量結(jié)果的精度約為10%，已經(jīng)非常讓人滿意，尤其在需要考慮示波器資金投入的情況下。但有時(shí)，即便是1GHz帶寬示波器得到的這種測量結(jié)果也可能被認(rèn)為精度不夠。如果我們要求對這個(gè)邊沿速度在500ps的信號(hào)達(dá)到3%的邊沿速度測量精度，那么我們就需要2 GHz或更高帶寬的示波器，這一點(diǎn)我們在前面的例子中已經(jīng)提到。