示波器帶寬的原理及應用技巧
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Gaussian響應在-3dB之后仍衰減很慢。其優(yōu)點(diǎn)是允許被測信號的更高頻率成分的諧波能量通過(guò)放大器（這是假定其有采樣率遠超過(guò)Nyquist），對于特別快的快沿測量有幫助。其缺點(diǎn)是在低頻段使被測信號嚴重衰減，特別是對3次諧波的衰減嚴重，導致眼圖測量中產(chǎn)生"花生眼"。
Maximally Flat響應或者說(shuō)矩形響應似乎是最接近我們教科書(shū)上對幅頻特性的定義。但幅頻特性接近理想狀況并不意味著(zhù)是最適合用于示波器的放大器前端。其對于帶寬范圍內的正弦波測量有優(yōu)勢，但由于實(shí)際測量信號多是方波信號，矩形響應對于超過(guò)帶寬范圍內的高次諧波完全消除掉，會(huì )帶來(lái)嚴重的相位失真。假想您購買(mǎi)的1GHz示波器是用于200MHz的信號測量，矩形響應會(huì )將５次諧波以上的能量完全消除掉。這對于上升沿比較快的脈沖信號測量是有問(wèn)題的?！?br />
力科的 4th oder Bessel 響應曲線(xiàn)是對前兩種的折衷考慮。它在頻率含量最豐富的3次諧波含量衰減很小，在接近帶寬的頻段的相位信息沒(méi)有失真。這對于串行信號測量是非常完美的幅頻特性曲線(xiàn)。
下面圖9是用力科采樣示波器WE100H測量的5Gbps眼圖，因為采樣示波器帶寬高，噪音小，A/D位數高，可作為周期重復性信號的眼圖測量的標準。 圖10是用力科SDA1100測量的5Gbps眼圖。 圖11是用其它品牌的12GHz示波器測量的5Gbps眼圖。一個(gè)有趣的現象是，12GHz帶寬測量的眼圖有“花生眼”出現。圖12可以一目了然揭示出“花生眼”產(chǎn)生的原因，5Gbps串行信號的三次諧波是7.5GHz，高斯響應曲線(xiàn)在3次諧波處的衰減很大。
圖8，示波器實(shí)際的波特圖真相
圖12，不同幅頻特性曲線(xiàn)的對比
我們知道，帶寬的限制對信號的捕獲會(huì )帶來(lái)下面的影響：1，使被測信號的上升沿變緩。2，使信號的頻率分量減少。3，使信號的相位失真。 那么，“對于5MHz的時(shí)鐘信號，需要用多少帶寬的示波器來(lái)測量？” 這是我在培訓時(shí)常問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題。我很少能得到令我滿(mǎn)意的答案，很少有工程師反問(wèn)我：“這5MHz的時(shí)鐘信號是方波還是正弦波，如果是方波，其上升時(shí)間是多少？” 我常得到的回答是，“100MHz帶寬就足夠了，示波器帶寬通常是被測信號頻率的3-5倍，100MHz余量很大了。” 圖13顯示了5MHz的方波信號在不同帶寬時(shí)測試出的波形。其中，M1和M2是分別在6GHz和1GHz時(shí)波形，C3是帶寬限制到200MHz的測試結果。 圖14顯示在帶寬限制到200MHz時(shí)測量出的5MHz的上升時(shí)間均值為本1.70357ns，而圖15顯示的是在6GHz帶寬時(shí)的上升時(shí)間為873.87ps。這表明，對于 5MHz的時(shí)鐘，因為其上升時(shí)間比較快，最好用1GHz以上帶寬的示波器來(lái)測量其上升時(shí)間，200MHz時(shí)其上升沿變緩; 1GHz帶寬和6GHz帶寬對于測試800ps的上升時(shí)間結果幾乎一樣。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201702/338182.htm
對于USB2.0信號的測試，需要多少帶寬？ 對于PCI-E G2信號的測試需要多少帶寬？ 對于電源測試，需要多少帶寬？ 對于1000Base-T信號的測試，需要多少帶寬？對于10Gbps的背板測試，需要多少帶寬？ …… 我們常要回答這些問(wèn)題。 下面的三條規則就是我們的回答。
1， 首先取決于您需要測試的信號類(lèi)型及您希望的測試準確度。
2， 對方波信號，最重要的因素是上升時(shí)間。 任何一方波信號都可以通過(guò)傅立葉變換分解成N次的諧波能量之和。N等于多少時(shí)，被測信號的能量就接近為零？ 這取決于上升時(shí)間！這在Peter的白皮書(shū)中也有非常詳細討論。
3， 對串行數據信號而言，數據比特率和上升時(shí)間是最重要的兩個(gè)因素。有一個(gè)非常好的評估準則是：示波器的帶寬 > 1.8 X 信號比特率. 在這個(gè)準則下，如果被測信號的上升時(shí)間>20%UI,那么1.8關(guān)系的帶寬能捕獲信號能量的99%. 下面的圖表給出了不同的上升時(shí)間和帶寬之間的關(guān)系。
圖13，5MHz時(shí)鐘信號在6GHz、1GHz和200MHz等不同帶寬時(shí)的測試波形對比
圖14，帶寬限制到200MHz時(shí)測量5MHz時(shí)鐘上升時(shí)間
圖15，6GHz帶寬時(shí)測量5MHz時(shí)鐘上升時(shí)間
基于上面的原則，我們就很好理解為什么有些客戶(hù)會(huì )用6GHz的示波器測試100MHz的時(shí)鐘，但又用6GHz的示波器測試3.125Gbps的XAUI信號。 請大家忘記所謂的3-5倍這個(gè)關(guān)系，太不嚴謹的表達了！
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