儀器帶寬對測量結果的影響

　　工程師們在調試的過(guò)程中，會(huì )經(jīng)常發(fā)現，同一個(gè)信號用不同的設備測試，結果往往會(huì )有些差別。到底哪一個(gè)結果才是準確的?我們要科學(xué)的選用設備進(jìn)行測試，不要被錯誤的結果“蒙騙”了。

　　不同的測試設備都有典型的應用場(chǎng)合和測量范圍，之所以會(huì )出現測量結果不一致的情況，往往和測試設備本身的參數特性有關(guān)系，其中很關(guān)鍵的一個(gè)指標就是儀器的帶寬。帶寬不同的儀器，哪怕測試相同的信號，測試結果往往也都不同。

　　首先我們來(lái)看看儀器測量帶寬是什么。儀器的測量帶寬簡(jiǎn)單而言就是儀器能夠測試的頻率范圍，我們將信號幅值衰減到-3dB的頻率點(diǎn)稱(chēng)為帶寬截止頻率點(diǎn)，即在輸入某一頻率正弦波，測量到的幅度衰減為實(shí)際幅度的70.7%時(shí)，該頻率點(diǎn)稱(chēng)為帶寬，如下圖所示。

　　不同測量?jì)x器，其帶寬都不相同。原因有很多，有些是產(chǎn)品應用和測試對象決定的，比如某些測試應用，用不到很高的帶寬，或者信號頻率比較固定，測試也有對應的標準，如我們常見(jiàn)的電能質(zhì)量分析儀，其主要針對電網(wǎng)信號做測量，而電網(wǎng)的信號頻率就是50Hz/60Hz，因此專(zhuān)用的電能質(zhì)量分析儀的帶寬往往也在這個(gè)范圍。又比如示波器，示波器的帶寬往往非常大，市場(chǎng)上常用的帶寬一般有200MHz、350MHz、500MHz，高頻應用還會(huì )用到1GHz以上的帶寬。因為示波器常用來(lái)捕獲時(shí)間很快的信號，并且要求能完整的還原波形形狀，所以帶寬必須很高才能實(shí)現功能。

　　還有一些儀器是因為產(chǎn)品定位不同或者本身的技術(shù)瓶頸問(wèn)題，帶寬也各有差異。如功率分析儀、功率計、電參數表等。功率分析儀作為高端測量?jì)x器，一般為高精度高帶寬，帶寬可以到2MHz甚至5MHz;功率計更多用于產(chǎn)品的檢測和生產(chǎn)測試，所以帶寬會(huì )相對低一些，一般在100KHz~500KHz;而電參數表多數用于低端應用產(chǎn)品，帶寬一般不超過(guò)50KHz。

　　帶寬的不同對測試結果而言到底有什么樣的影響呢?下面我們看一個(gè)實(shí)際測試案例，在某LED測試現場(chǎng)，用兩臺帶寬不同的功率計測試LED驅動(dòng)的輸入(市電工頻50Hz)電參數，包括電壓、電流、功率、功率因數等，測試結果如下圖所示：

　　從圖中可以看到，兩臺設備測試的電壓、有功功率基本一致，但是功率因素確相差很大。而功率因數的計算跟無(wú)功功率有非常密切的關(guān)系，因此可以判斷兩臺設備測試的無(wú)功功率肯定有相差。兩臺設備的標稱(chēng)的基本精度都一樣，但帶寬卻相差很大。致遠電子的PA310帶寬為300KHz，而另一臺設備的帶寬只有5KHz，LED驅動(dòng)模塊的工作原理為開(kāi)關(guān)輸出，因此必然會(huì )有高頻的信號引入，帶寬低的設備測試不到高頻信號，因此測試結果也就與帶寬高的設備相差甚遠。

　　為了驗證測試結果確實(shí)是帶寬引起的，我們對PA310進(jìn)行了線(xiàn)路濾波器的設置，打開(kāi)了一個(gè)5.5KHz的線(xiàn)路濾波器，而后對比兩臺測試的功率因素，結果兩臺設備的功率因素確實(shí)一致，這也就證明了帶寬確實(shí)是影響測試結果的重要因素。

　　看到這里，有人會(huì )問(wèn)，帶寬是否越高越好，其實(shí)帶寬也并不是越高越好，因為帶寬越高，引入的高頻信號也就越多，很多高頻信號對測試結果會(huì )造成負面影響，這也不是我們所希望的。但是儀器的測試帶寬一定要能滿(mǎn)足被測設備的頻率范圍，否則測試不到真實(shí)信號，掩耳盜鈴，最終也是錯誤的結論。