示波器的选型:采样率,带宽该注意些什么?
芒果硬件设计 2023-05-31

示波器的选型

示波器是电子工程师经常使用的一个产品,但是我们很多人对示波器的采样率和带宽和存储深度这些定义很多都是一知半解,下面介绍下示波器

  • 采样率

大多数工程师都熟悉Nyquist 采样定理。根据这一定理,对于具有最大频率 fmax 的有限带宽 ( 频带受限 ) 的信号,等间隔的采样频率 fS 必须要比最大频率fmax 高出两倍以上 ( 即 fs >2•fmax),才能保证数字化后的脉冲序列能较为准确的还原原始波形。如果采样率低于Nyquist采样率则会导致混叠(Aliasing)现象。


如一台示波器标注的采样率是:1GSa/s,1G = 1000MB = 1000000KB = 1000000000字节。即,每秒可进行10亿次采样。一次采集一个字节。

既1秒内采样的次数。如果将被测信号绘在纸上,则采样率就可以认为是X轴每秒的刻度数。采样率过低被测信号的细节就丢失得差不多了,如果是太低,可能连简单的正弦信号都无法正常还原。

一般的实时采样示波器要求示波器采样率为工作频率的4倍以上。从测试需求上看,采样率则是越高越好。

  • 带宽

示波器示波器的探头,可以简单的看成是一个RC低通滤波器。低频正弦信号,可以很轻松的进入到示波器内部的采样芯片。

示波器测得正弦波的幅度不低于真实正弦波信号3dB(功率为原来的一半)的幅度时的最高频率。如果输入一个固定振幅的波形,增加信号频率,-3dB的位置即是示波器的电压幅值为实际幅值的0.707倍。示波器的带宽至少应比被测系统最快的数字时钟速率高5倍。如果我们选择的示波器满足这一标准,那么该示波器就能以最小的信号衰减捕捉到被测信号的5次谐波。信号的5次谐波在确定数字信号的整体形状方面非常重要。


  • 存储深度

是示波器可以保存的采样点的个数采样率 = 存储器深度 / 屏幕上的时间。例如,一台示波器的存储深度是2.5k。即,意味着,这台示波器的内存区域可以存放2500个采样点的数据。用存储深度除以采样率2.5k/1GSa/s = 2.5us,这就说明,这台示波器,只有2.5us的采样时间。



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