示波器類似于一架攝像機(jī)，捕獲我們可以觀察和理解的信號圖像?？扉T速度、光線條件、孔徑和膠片的ASA等級，都會影響攝像機(jī)清楚準(zhǔn)確地捕獲圖像的能力。與示波器基本系統(tǒng)一樣，示波器的性能考慮因素明顯影響著其實現(xiàn)要求的信號完整性的能力。

學(xué)習(xí)新技能通常要學(xué)習(xí)新的術(shù)語表，在學(xué)習(xí)怎樣使用示波器時也不例外。本節(jié)介紹了部分實用的測量和示波器性能術(shù)語。這些術(shù)語用來描述為應(yīng)用選擇正確的示波器至關(guān)重要的指標(biāo)。了解這些術(shù)語將幫助您評估示波器，并與其它型號的示波器作出比較。

01

示波器的性能術(shù)語 - 帶寬

帶寬決定著示波器測量信號的基本能力。在信號頻率提高時，示波器準(zhǔn)確顯示信號的能力會下降。這個指標(biāo)表明了示波器能夠準(zhǔn)確測量的頻率范圍。

示波器帶寬是指正弦曲線輸入信號被衰減到信號真實幅度的頻率，稱為-3 dB點(diǎn)，這一術(shù)語基于對數(shù)標(biāo)度，如圖44所示。

如果沒有充足的帶寬，示波器將不能解析高頻變化。幅度將失真，邊沿將消失，細(xì)節(jié)將丟失。如果沒有充足的帶寬，示波器的所有功能和浮華都沒有任何意義。

為確定準(zhǔn)確檢定特定應(yīng)用中信號幅度所需的示波器帶寬應(yīng)采用“五倍法則”。

示波器帶寬 >(信號的最高頻率成分x5)

使用五倍法則選擇的示波器將在測量中提供小于±2%的誤差，這對當(dāng)前應(yīng)用一般足夠了。但是，隨著信號速度提高，這一經(jīng)驗法則可能實現(xiàn)不了。要記住，帶寬越高，可能實現(xiàn)的信號復(fù)現(xiàn)精度就越高，如圖45所示。

如圖所示，這是250MHZ、1 GHz和4 GHz三種帶寬水平下捕獲的信號。

某些示波器通過數(shù)字信號處理，提供了一種增強(qiáng)帶寬的方法?？梢允褂?a target="_blank">DSP任意均衡濾波器，改善示波器通道響應(yīng)。這個濾波器擴(kuò)大了帶寬，使示波器通道頻響平坦化改善相位線性度，在通道之間實現(xiàn)更好的匹配程度。它還降低了上升時間，改善了時域階躍響應(yīng)。

02

示波器的性能術(shù)語 - 上升時間

在數(shù)字領(lǐng)域中，上升時間測量至關(guān)重要。在預(yù)計測量數(shù)字信號時，如脈沖和階躍，上升時間可能是更適合的性能考慮因素。如圖46所示，示波器必須有充足的上升時間，才能準(zhǔn)確捕獲迅速跳變的細(xì)節(jié)。

上升時間描述了示波器的實用頻率范圍?？梢允褂孟旅娴墓?，計算信號類型要求的示波器上升時間:示波器上升時間 ≤(信號最快的上升時間x1/5)。

注意，這個選擇示波器上升時間的依據(jù)與帶寬選擇依據(jù)類似。在帶寬中，由于當(dāng)前信號擁有超高速率，并不能一直實現(xiàn)這種經(jīng)驗法則。注意，示波器上升時間越快，捕獲快速跳變關(guān)鍵細(xì)節(jié)的精度越高。

在某些應(yīng)用中，您可能只知道信號的上升時間。有一個常數(shù)，可以把示波器的帶寬和上升時間關(guān)聯(lián)起來，公式如下:帶寬=(K/上升時間)。

其中k是位于0.35和0.45之間的值，具體視示波器頻響曲線形狀和脈沖上升時間響應(yīng)的形狀而定。帶寬<1GHz的示波器的k值一般為0.35，帶寬>1GHz的示波器k值通常在0.40和0.45之間。某些邏輯家族本身產(chǎn)生的上升時間要快于其它邏輯家族如圖47所示。

03

示波器的性能術(shù)語 - 采樣率

采樣率用樣點(diǎn)/秒(S/s)表示，指數(shù)字示波器獲得信號快照或樣點(diǎn)的頻度，與攝像機(jī)的幀數(shù)類似。示波器采樣速度越快(即采樣率越高)，分辨率及顯示的波形細(xì)節(jié)越高，丟失關(guān)鍵信息或事件的可能性越小，如圖48所示。當(dāng)需要在較長的時間周期內(nèi)觀察緩慢變化的信號時，最低采樣率可能也非常重要。一般來說，顯示的采樣率會隨著水平標(biāo)度控制所作的變化而變化，以在顯示的波形記錄中保持恒定數(shù)量的波形點(diǎn)。怎樣計算采樣率要求呢?計算方法視測量的波形類型及示波器使用的信號重建方法而有所不同。為準(zhǔn)確地重建信號，避免假信號，內(nèi)奎斯特定理指出，信號采樣速度至少是其最高頻率成分的兩倍。然而，這一定理假設(shè)記錄長度無窮大及連續(xù)信號。由于沒有一臺示波器能夠提供無窮大的記錄長度，根據(jù)定義，毛刺也不是連續(xù)的，所以采樣率僅為最高頻率成分的兩倍通常是不夠的。

在實踐中，準(zhǔn)確重建信號取決于采樣率及填充樣點(diǎn)間間隔使用的內(nèi)插方法。某些示波器允許選擇在測量正弦曲線信號時使用sin(x)/x內(nèi)插，在測量方波、脈沖和其它信號類型時使用線性內(nèi)插。為使用sin(x)/x內(nèi)插準(zhǔn)確地重建信號，示波器的采樣率至少應(yīng)該是信號最高頻率成分的2.5倍。在使用線性內(nèi)插時，采樣率至少應(yīng)該是最高頻率信號成分的10倍。采樣率在10 GS/s及帶寬在3+GHz的某些測量系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行優(yōu)化，可以以五倍的帶寬過采樣，捕獲非?？焖俚膯未问录退矐B(tài)事件。