你真的懂示波器嗎？工作面試中會(huì )用到的示波器知識

采樣率是數字上的，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，能夠測試信號頻率的范圍。

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)示波器能夠測試的頻率范圍，如果超過(guò)這個(gè)頻率范圍，就不準確了。但是有一條最基本的原則：采樣頻率不得低于信號帶寬的2倍。

1.示波器應用市場(chǎng)對帶寬和采樣率的需求

示波器對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是指示波器能測量標準正弦波的能力.但因為平時(shí)用示波器測試時(shí)基本不是正弦波,所以我們在考慮示波器帶寬時(shí),通常會(huì )按被測信號頻率的三倍來(lái)考慮,更高倍當然最好.所以一定要注意,不是40 MHZ的示波器就能測40MHZ的所有信號.如果是數字示波器要注意存儲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部結構，示波器包括放大器，放大器限制了示波器的帶寬；模數轉換器，采集存儲器，決定了示波器的存儲深度；數據處理以及最后的顯示。

3.信號的帶寬和信號的頻率不是直接相關(guān)，而是和信號的上升時(shí)間相關(guān)

示波器是測試設備，它的帶寬應當比被測信號的帶寬大，這樣才不會(huì )失真，不會(huì )漏掉你想觀(guān)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，信號的帶寬和信號的頻率不是直接相關(guān)，而是和信號的上升時(shí)間相關(guān)。

比如方波，是一個(gè)頻譜分量眾多的信號，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(guān)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。

那么怎么計算信號的帶寬，怎么選擇示波器的帶寬呢？信號的帶寬可以根據0.35/Tr來(lái)計算，其中Tr為其上升時(shí)間。當然示波器帶寬越大，信號測出來(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)。根據放大器的等效模型，我們可進(jìn)一步推導示波器的上升時(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是基于高斯響應的理論值，實(shí)際測量系統中這個(gè)數值往往介于0.35-0.45之間。在示波器的datasheet上都會(huì )標明“上升時(shí)間”指標。

4.示波器的頻譜范圍和分辨帶寬

這些是一些常用的結論，熟悉這些結論可以讓我們使用示波器更得心應手。