原创 带宽——一个值得讨论的话题

提到示波器带宽，大家都认识到这是示波器的一个重要指标。示波器带宽的历史定义——-3dB带宽——相信大家也都不陌生：输入信号（正弦）功率衰减一半，对应电压幅度衰减到70.7%，也就是频响曲线上的-3dB点对应的带宽，定义为示波器带宽。我一直以为，这个带宽具体指的是前端放大器对应的带宽，也没有对其进行仔细的研究，现在玉非璞兄考我这个问题，倒是有点难住了我。我愿意把我的一些认识写出来，共享之余，抛砖引玉，希望大家共同讨论，从而对这个问题认识的深入一点。

上图是数字存储示波器的结构简图。主要有四部分，分别是探头，信号衰减/放大，ADC，触发系统。用户得到的真正带宽则取决于探头带宽，放大器带宽，ADC带宽。

至于触发带宽则表明了示波器对信号的实时捕获，定位的能力。举例来说，一个18GHz带宽的示波器，如果触发带宽只有800MHz的话，就算捕捉10G的正弦信号，可以捕捉得到，也不能稳定显示。更极端的情况是捕捉一个上升沿100pS的脉冲信号时，由于触发带宽的限制，可能完全捕捉不到。Bw=0.45/100pS=4.5GHz.(此处采用Brick-wall响应)。现在最高触发带宽好像仍由Tek保持，9GHz。触发器带宽的重要性还在于如果不能稳定显示捕获到的波形，则像眼图之类的分析则无法进行。

下面再说一下系统带宽对测试精度的影响，以最常见的TDS1012为例。使用100MHz的P2100探头，测量上升时间为3.5nS的方波，计算得到的系统带宽和测量误差。根据以下公式：
测量所得的上升时间=信号上升时间和测量系统上升时间的有效值
测量系统上升时间=探头上升时间和示波器上升时间的的有效值

系统上升时间=√3.5ns2+3.5nS2=4.95nS
系统带宽=0.35/4.95nS=70MHz（高斯频响）
测得的信号上升时间=√3.5ns2+4.95nS2=6.08nS
测量误差=（6.08-3.5）/3.5=73%

使用200MHz的P2220探头，则得到的系统带宽为89MHz,测量误差只为50%。前几天见到rigol推DS1000B 200MHz带宽的示波器就标配了300MHz的探头，这样可以一定程度的提高测量精度。当然了如果只是用来看诸如正弦信号的频率信息的话，则不用考虑上升时间，甚至还可以超过仪器带宽使用。

我一直没提到ADC，也就是奈奎斯特带宽带来的影响，这是因为随着主流的数字存储示波器大多采用了过采样，一般采样率是带宽的4—5倍。除了满足了采样定律以外，还有更多的样点用来恢复波形细节，再加上sinx/x插值显示的使用，这个指标基本不会被过多考虑。

限于个人水平，难免有不对的地方，大家一起讨论。
http://www.eefocus.com/bbs/article_21538.html