1. 儀器測量帶寬是什麼,對測量結果有哪些影響
儀器測量的帶寬是指儀器可測量的信號頻率寬度,比如說儀器的帶寬是2MHz,這指的是,儀器在信號頻率在2MHz范圍內是可以測量的。如果儀器的帶寬的最高頻率沒有達到被測信號的最高頻率,那麼測量是無效的。因此,測量儀器的帶寬必須全覆蓋被測信號的變化頻率。
2. 示波器帶寬是不是越高越好
「示波器的帶寬當然是越高越好」。這句話從某種意義上是正確的:帶寬越高,意味能夠准確測量被測信號的帶寬越高,價值越大,也越值錢。但是,從使用角度來說,帶寬越高未必越好。
1. 感興趣的信號的上升時間是帶寬選擇的關鍵因素
任何信號都可以分解成無數次諧波的疊加。從頻域來理解,帶寬選擇的總原則是:帶寬能覆蓋被測信號各次諧波99.9%的能量就足夠了。帶寬難以選擇的根源就在於:我們不能直觀地知道被測信號能量的99.9%對應的帶寬是多少。感興趣的信號的能量主要取決於上升沿的快慢,上升沿越陡,信號包含的高次諧波含量越豐富,帶寬就要越高。因此感興趣的信號的上升時間是關鍵因素。
2. 帶寬和示波器本身的上升時間之間的關系
示波器本身存在上升時間。示波器的上升時間可定義為示波器階躍響應的時間,如圖1所示,對於上升沿無限快的階躍信號經過RC低通濾波器之後,其上升沿變緩。RC低通濾波器是示波器放大器的等效簡化分析模型。從RC模型來理解,電容的存在必然導致上升沿變緩。
4. 帶寬的選擇並不是越高越好
在不確定信號分解到第N次諧波的時候能量衰減到99.9%,在選擇和使用示波器時可以留下足夠的帶寬裕量,但是帶寬過高會造成一個嚴重問題是:引入的雜訊能量超過了同等帶寬范圍內的信號自身的能量,也會導致測量結果不準確。這就是測量中反復要提及的信噪比(SNR)的問題。
假如使用500MHz的示波器能覆蓋被測信號99.9%的能量,測量精度可以達到5%以內,但是我們偏要使用1GHz的示波器,那麼在500MHz-1GHz頻率范圍內引入的雜訊能量遠遠大於500MHz-1GHz范圍內覆蓋的被測信號剩下的0.1%的能量。測量的結果在時域上就表現為波形上疊加了很多高頻成分的隨機雜訊,影響到一些參數的測量結果。因此,反而用500MHz測量的結果更准確!!這也就是為什麼在測量電源紋波的時候,我們要將帶寬限制為20MHz。
示波器本身和測量系統引入的雜訊主要包括:示波器放大器和ADC的本底雜訊(現在示波器的本底雜訊大多數控制都差不多,電壓檔位一般都在1mv左右,貌似只有鼎陽科技的一些示波器能到500uV,底噪控制的不錯),測量系統的地(一般是探頭的接地)引入的地環路的傳導雜訊; 探頭的地線和探頭的各種配件組成的環路感應的空間輻射雜訊。這三種雜訊特別是後兩種在缺少必要的抑制措施的情況下會成為測量中諸多問題的根源。
3. 儀器測量帶寬是什麼,對測量結果有哪些影響
通常談到的帶寬是示波器前端放大器幅頻特性曲線的截止頻率點,也就是輸出信號降低到輸入信號幅值的70.7%時的頻率點。
示波器帶寬如果受限,對信號的捕獲包含幾點:1,延長被測信號上升時間;2,減少被測信號頻率分量;3,使被測信號相位失真。
測試測量儀器也都在追求更高帶寬,帶寬越高技術難度也就越大。目前國內最高做到了1GHz,最先好像是深圳一個儀器廠鼎陽做出來的