你真的懂示波器嗎？工作面試中會(huì)用到的示波器知識(shí)
采樣率是數(shù)字上的，每秒采樣多少個(gè)樣點(diǎn)每秒采樣多少個(gè)樣點(diǎn)。而帶寬則是模擬上的，能夠測(cè)試信號(hào)頻率的范圍。
如果一個(gè)ADC的采樣頻率為5G，但是前面搞一個(gè)100M的低通濾波器，那采樣率就是5G，帶寬就是100M了。帶寬反映了這個(gè)示波器能夠測(cè)試的頻率范圍，如果超過(guò)這個(gè)頻率范圍，就不準(zhǔn)確了。但是有一條最基本的原則：采樣頻率不得低于信號(hào)帶寬的2倍。
1.示波器應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)帶寬和采樣率的需求
示波器對(duì)帶寬和采樣率提出了越來(lái)越高的要求。
一般來(lái)說(shuō)，示波器的采樣率至少為帶寬的2倍。
一個(gè)示波器寫(xiě)帶寬是40Mhz，40MHZ是指示波器能測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)正弦波的能力.但因?yàn)槠綍r(shí)用示波器測(cè)試時(shí)基本不是正弦波,所以我們?cè)诳紤]示波器帶寬時(shí),通常會(huì)按被測(cè)信號(hào)頻率的三倍來(lái)考慮,更高倍當(dāng)然最好.所以一定要注意,不是40 MHZ的示波器就能測(cè)40MHZ的所有信號(hào).如果是數(shù)字示波器要注意存儲(chǔ)深度采樣率等都是很重要的。
2.示波器的原理框圖
要熟練了解示波器必須知道示波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，示波器包括放大器，放大器限制了示波器的帶寬；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采集存儲(chǔ)器，決定了示波器的存儲(chǔ)深度；數(shù)據(jù)處理以及最后的顯示。
3.信號(hào)的帶寬和信號(hào)的頻率不是直接相關(guān)，而是和信號(hào)的上升時(shí)間相關(guān)
示波器是測(cè)試設(shè)備，它的帶寬應(yīng)當(dāng)比被測(cè)信號(hào)的帶寬大，這樣才不會(huì)失真，不會(huì)漏掉你想觀察的東西。
比如一個(gè)方波的頻率是一兆赫，它有效的諧波卻超過(guò)5兆赫，你用一個(gè)帶寬只有一兆赫的示波器去顯示，得到的是一個(gè)差不多是正弦波的顯示，你用30兆赫的示波器一看，方波就是方波了。
首先第一個(gè)概念是，信號(hào)的帶寬和信號(hào)的頻率不是直接相關(guān)，而是和信號(hào)的上升時(shí)間相關(guān)。
比如方波，是一個(gè)頻譜分量眾多的信號(hào)，其包括了基波和高次諧波。它可以由很多個(gè)正弦波疊加而成。而示波器的帶寬是有限的，所以使用示波器觀察方波時(shí)，如果帶寬不夠，會(huì)把高次的諧波濾掉，方波看起來(lái)就像正弦波了。
那么怎么計(jì)算信號(hào)的帶寬，怎么選擇示波器的帶寬呢？信號(hào)的帶寬可以根據(jù)0.35/Tr來(lái)計(jì)算，其中Tr為其上升時(shí)間。當(dāng)然示波器帶寬越大，信號(hào)測(cè)出來(lái)約接近實(shí)際值，但一般選擇示波器帶寬為其3倍即可。
那么這個(gè)0.35/Tr是怎么得來(lái)的呢？通常談到的示波器帶寬沒(méi)有特別說(shuō)明是指示波器模擬前端放大器的帶寬，也就是常說(shuō)的-3dB截止頻率點(diǎn)。示波器的前端放大電路，可以等效為一個(gè)RC低通濾波器，如圖：
至此，我們知道帶寬f2即輸出電壓降低到輸入電壓70.7%時(shí)的頻率點(diǎn)。根據(jù)放大器的等效模型，我們可進(jìn)一步推導(dǎo)示波器的上升時(shí)間和帶寬的關(guān)系式，即我們常提到的0.35的關(guān)系：上升時(shí)間=0.35/帶寬。需要說(shuō)明的是，0.35是基于高斯響應(yīng)的理論值，實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)中這個(gè)數(shù)值往往介于0.35-0.45之間。在示波器的datasheet上都會(huì)標(biāo)明“上升時(shí)間”指標(biāo)。
4.示波器的頻譜范圍和分辨帶寬
這些是一些常用的結(jié)論，熟悉這些結(jié)論可以讓我們使用示波器更得心應(yīng)手。
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