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如何选择合适的数字示波器

日期:2020-06-02 10:20
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摘要:
    在选择数字示波器 时,我们主要考虑其是否能够真实地输出被测信号源,即输出信号源与被测信号源的一致性。数字示波器的性能很大程度上影响到其实现信号源完整性的能力,下面根据其主要性能指标进行详细分析。
1带宽
    数字示波器带宽指输入不同频率的等幅正弦波信号源,当输出波形的幅度随频率变化下降到实际幅度的70.7%时的频率值(即f-3dB)。带宽决定了数字示波器对信号源的基本测量能力。随着信号源频率的增加,数字示波器对信号源的精准输出能力下降。实际测试中我们会发现,当被测信号源的频率与数字示波器带宽相近时,数字示波器将无法分辨信号源的高频变化,输出信号源出现失真。例如:频率为100MHz、电压幅度为1V的信号源用带宽为100MHz的数字示波器测试,其输出的电压只有0.7V左右。图2为同一阶跃信号源用带宽分别为4GHz、1.5GHz和300MHz的数字示波器测量所得的结果。从图中可以看出,数字示波器的带宽越高,信号源的上升沿越陡,输出的高频分量成分越多,再现的信号源越精准。实际应用中考虑到价格因素(数字示波器带宽越高价格越贵),经过实践经验的积累,我们发现只要数字示波器带宽为被测信号源*高频率的3-5倍,即可获得±3%到±2%的精度,满足一般的测试需求。
2上升时间。
    上升时间的定义为脉冲幅度从10%上升到90%的这段时间(如图3所示),它反映了数字示波器垂直系统的瞬态特性。数字示波器必须要有足够快的上升时间,才能精准地捕获快速变换的信号源细节。数字示波器的上升时间越快,对信号源的快速变换的捕获也就越精准。
3频率反响。
    频率反响为当输入不同频率的等幅正弦波信号源时的反响性能,它包含从直流或交流低频几赫兹的正弦信号源一直到无法输出幅度的频率为止的全部频率范围内的幅度反响。实际测量中只考虑带宽性能还不足以保证数字示波器能够精准重现原始信号源,在对数字示波器计量工作中,我们发现有的数字示波器频率反响曲线在低频段并不平坦,会出现较大的起伏,如果测试相应频率的信号源就会出现失真现象。此时,即使数字示波器的带宽比被测信号源频率高出很多,也不能真实重现信号源。因此,在选择数字示波器时,针对不同的被测信号源,其频率反响也是重点考虑的性能指标之一。
4采样速率。
    数字示波器的采样速率表示为样点数每秒(S/s)。采样速率越快越能真实重现原始信号源。根据奈奎斯特定理,采样速率要大于等于2倍的被测信号源频率,才能不失真地还原原始信号源。但这个定理的前提是基于无限长的时间和连续的信号源,在实际测试中,数字示波器的技术无法满足此条件。根据实践经验的积累,数字示波器为了精准地再现原始信号源,采样速率一般为原始信号源*高频率的2.5-10倍。

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