为什么测量的振幅小于实际值?

——2018年5月10日——

为什么测量的振幅小于实际值?

尝试一个小测试。用你的100 MHz的示波器测量100MHz, 3.3V幅值波形。测量的振幅不准确。这个问题是指带宽示波器

带宽是多少?

带宽是示波器的一个基本参数,但什么是带宽?带宽是指示波器模拟前端的模拟带宽,直接决定示波器的信号测量能力。具体来说,示波器的带宽是当示波器测得的正弦波幅值不低于真实正弦波信号的3dB幅值(即真实信号幅值的70.7%)时,频率最高的频率,也称为-3dB截止频率点。随着信号频率的增加,示波器准确显示信号电平的能力会降低。

当被测正弦波频率等于示波器的带宽时(示波器放大器为高斯响应),可以看出测量误差约为30%。如果测量误差要求为3%,则被测信号的频率应远低于示波器带宽。例如,用一个100MHz示波器测量一个100MHz, 1Vpp,正弦波信号,测量得到100MHz, 0.707Vpp,正弦波波形。这只是正弦波的情况,因为大多数波形比正弦波复杂得多,它们包含更高的频率。所以为了达到一定的测量精度,我们使用示波器普通法,即通常所指的5倍标准:

示波器所需带宽=被测信号的最高频率* 5

2.正确选择带宽

一个波形中的复杂信号是由各种不同的谐波正弦波信号组成的,这些谐波的带宽可能非常宽。当带宽不够高时,谐波分量不会被有效放大(阻塞或衰减),这可能会导致幅值失真、边缘损耗、细节数据丢失等。信号特征如铃声和音调等将没有参考价值。

因此,对于不同频率的信号测量,正确的带宽是非常重要的。当测量高频信号时,例如测量27MHz的晶体,你应该使用全带宽测量。

如果带宽限制使能,即带宽限制设置为20MHz,则晶体波形将被扭曲,测量将无值。在测量低频信号时,应设置带宽限制,使高频信号干扰滤波器启用,这样信号显示更清晰。

3.带宽和上升时间

对于带宽,上升时间是不可忽视的。上升时间通常定义为信号幅值从最大稳定值的10%变化到90%的时间。

示波器的带宽可以直接显示信号的最小上升时间。示波器系统的上升时间可以从指定的带宽来评估。你可以用公式:RT(上升时间)= 0.35 / BW(带宽)(1GHz以下示波器)来计算。

其中0.35为示波器带宽与上升时间(一阶高斯模型上升时间为10% -90%)之间的比例因子。根据以上公式,如果示波器的带宽为200MHz,可以计算出RT = 1.75ns,即最小可观测上升时间。



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