測試儀器選擇：如何選擇合適的示波器帶寬

　　第三步就是根據(jù)測量上升時間和下降時間所需的精確程度來確定測量該信號所需的示波器帶寬。表1給出了對于具備高斯頻響或最大平坦頻響的示波器而言，在各種精度要求下需要的示波器帶寬與fknee的關(guān)系。但要記住的是，大多數(shù)帶寬規(guī)格在1 GHz及以下的示波器通常都是高斯頻響型的，而帶寬超過1 GHz的通常則為最大平坦頻響型的。

　　表1：根據(jù)需要的精度和示波器頻率響應的類型計算示波器所需帶寬的系數(shù)

　　第三步：計算示波器帶寬

　　下面我們通過一個簡單的例子進行講解：

　　對于在測量500ps上升時間（10-90%）時具有正確的高斯頻率響應的示波器，確定其所需的最小帶寬

　　如果信號的上升/下降時間約為500ps（按10%到90%的標準定義），那么該信號的最大實際頻率成分（（fknee）就約為1 GHz。

　　fknee = （0.5/500ps） = 1 GHz

　　如果在進行上升時間和下降時間參數(shù)測量時允許20%的定時誤差，那么帶寬為1 GHz的示波器就能滿足該數(shù)字測量應用的要求。但如果要求定時精度在3%范圍內(nèi)，那么采用帶寬為2GHz的示波器更好。

　　20%定時精度：

　　示波器帶寬＝1.0x1GHz＝1.0GHz

　　3%定時精度：

　　示波器帶寬＝1.9x1GHz＝1.9GHz

　　下面我們將用幾個帶寬不同的示波器對與該例中的信號具備類似特性的一個數(shù)字時鐘信號進行測量。

　　不同帶寬示波器對同一數(shù)字時鐘信號的測量比較

　　圖3給出了利用Agilent 公司帶寬為100MHz的示波器 MSO6014A測量一個邊沿速度為500ps（從10%到90%）的100MHz數(shù)字時鐘信號得到的波形結(jié)果。

　　圖3

　　從圖中可以看出，該示波器主要只通過了該時鐘信號的100MHz基本頻率成分，因此，時鐘信號顯示出來大約是正弦波的形狀。帶寬為100MHz的示波器對許多時鐘速率在10MHz 到 20MHz 范圍的基于MCU的8bit設(shè)計而言可能非常合適，但對于這里測量的100MHz的時鐘信號就明顯不夠了。 圖4給出了利用Agilent公司500MHz帶寬的示波器MSO6054A測量同一信號的結(jié)果。

　　圖4

　　從圖中可以看出，該示波器最高能捕捉到信號的5次諧波，這恰好滿足了我們在前面給出的第一個經(jīng)驗建議。但在我們測量上升時間時發(fā)現(xiàn)，用這臺示波器測量得到的上升時間約為750ps。在這種情況下，示波器對信號上升時間的測量就不是非常準確，它得到的測量結(jié)果實際上很接近它自己的上升時間（700ps），而不是輸入信號的上升時間（接近500ps）。這說明，如果時序測量比較重要，那么我們就需要用更高帶寬的示波器才能滿足這一數(shù)字測量應用的要求。

　　換用Agilent1-GHz帶寬的示波器MSO6104A之后，我們得到的信號圖像（見圖5）就更準確了。

　　圖5

　　在示波器中選擇上升時間測量后，我們得到的測量結(jié)果約為550ps。這一測量結(jié)果的精度約為10%，已經(jīng)非常讓人滿意，尤其在需要考慮示波器資金投入的情況下。但有時，即便是1GHz帶寬示波器得到的這種測量結(jié)果也可能被認為精度不夠。如果我們要求對這個邊沿速度在500ps的信號達到3%的邊沿速度測量精度，那么我們就需要2 GHz或更高帶寬的示波器，這一點我們在前面的例子中已經(jīng)提到。