示波器测量之带宽与采样率

示波器电流探头的相关指标介绍示波器电流探头是一种用于测量电路中电流值的仪器，它能够将电路中的电流信号转换为示波器能够显示的电压信号。

这种探头通常由感应环、步进补偿器、衰减电阻和输出端口等部分组成。

在使用示波器电流探头时，我们需要了解相关的指标以确保其能够满足测量需求。

1.带宽：带宽是指示波器电流探头可信度范围内的最高频率。

当电流的频率高于探头的带宽时，探头的输出信号会出现衰减和失真。

因此，带宽是一个非常重要的指标。

通常，带宽的标称值是指探头能够提供准确输出的频率范围。

2.输入电阻：输入电阻是指示波器电流探头对电流信号的负载能力，它决定了电路中电流的测量精度。

输入电阻越大，对电路产生的影响越小，测量结果越准确。

常见的示波器电流探头的输入电阻通常在几十到几千欧姆之间。

3.磁场抗干扰能力：示波器电流探头在测量电流时，通常会受到周围磁场的干扰。

磁场抗干扰能力是指探头对磁场的抗干扰能力，它影响着示波器电流探头的测量精度。

较好的示波器电流探头应该具有较高的磁场抗干扰能力，以保证测量结果的准确性。

4.隔离：示波器电流探头与示波器之间需要有一定的隔离，以保护仪器和操作人员的安全。

隔离通常通过传输电流信号的光纤或者磁性屏蔽来实现。

较好的示波器电流探头应该具有较高的隔离性能，以确保在测量中不会发生电源泄漏等问题。

5.准确度：准确度是指示波器电流探头的输出信号与被测电流的真实值之间的偏差程度。

准确度包括静态准确度和动态准确度两个方面。

静态准确度是指在稳态工作条件下的准确度，动态准确度是指在电流变化较快的瞬态工作条件下的准确度。

通常，准确度是示波器电流探头的重要指标之一，较好的示波器电流探头应该具有较高的准确度。

6.输出灵敏度：输出灵敏度是指示波器电流探头的输出信号与被测电流的变化关系。

输出灵敏度越高，表示探头能够感测到较小的电流变化。

常见的输出灵敏度有几个级别，如1mV/A、10mV/A等。

输出灵敏度需要根据具体的测量要求来确定。

精品文档一、数字示波器的主要性能指标在选择数字示波器时，我们主要考虑其是否能够真实地显示被测信号，即显示信号与被测信号的一致性。

数字示波器的性能很大程度上影响到其实现信号完整性的能力，下面根据其主要性能指标进行详细分析。

示波器最主要的技术指标是带宽、采样率和存储深度1、带宽如图1所示，数字示波器带宽指输入不同频率的等幅正弦波信号，当输出波形的幅度随频率变化下降到实际幅度的70.7％时的频率值（即f-3dB）。

带宽决定了数字示波器对信号的基本测量能力。

随着信号频率的增加，数字示波器对信号的准确显示能力下降。

实际测试中我们会发现，当被测信号的频率与数字示波器带宽相近时，数字示波器将无法分辨信号的高频变化，显示信号出现失真。

例如：频率为100MHz、电压幅度为1V的信号用带宽为100MHz的数字示波器测试，其显示的电压只有0.7V左右。

图2为同一阶跃信号用带宽分别为4GHz、1.5GHz和300MHz 的数字示波器测量所得的结果。

从图中可以看出，数字示波器的带宽越高，信号的上升沿越陡，显示的高频分量成分越多，再现的信号越准确。

实际应用中考虑到价（数字示波格因素器带宽越高价格经过实践越贵），我们经验的积累，发现只要数字示波器带宽为被测信号最高频率的倍，即可获得3-5的精2%3%到±±满足一般的测度，示波器所试需求。

能准确测量的频大家都遵率范围，循测量的五倍法示波器所需带则：被测信号的最宽=使，高信号频率*5用五倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过，对大多－2%＋/的操作来说已经足够。

、采样率，2指数字示波器对信号采样的频率，精品文档．精品文档表示为样点数每秒（S/s）。

示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就越高，重要信息和事件丢失的概率就越小，信号重建时也就越真实。

根据奈奎斯特定理，采样速率要大于等于2倍的被测信号频率，才能不失真地还原原始信号。

但这个定理的前提是基于无限长的时间和连续的信号，在实际测试中，数字示波器的技术无法满足此条件。

每台示波器都有一个频率范围，比如10M、60M、100M……，我手头用的示波器标称为60MHz，是不是可以理解为它最大可以测到60MHz？可我用它测4.1943MHz的方波时都测不到，这是什么原因？答：60MHz带宽示波器，并不意味着可以很好地测量60MHz的信号。

根据示波器带宽的定义，若输入峰峰值为1V的60MHz正弦波到60MHz带宽示波器上，您在示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。

如果测试方波，选择示波器的参考标准应是信号上升时间，示波器带宽＝0.35/ 信号上升时间×3，此时您的上升时间测量误差为5.4%左右。

示波器的探头带宽也很重要，若使用的示波器探头包括其前端附件构成的系统带宽很低，将会使示波器带宽大大下降。

如若使用20MHz带宽的探头，则能实现的最大带宽是20MHz，如果在探头前端使用连接导线，将会进一步降低探头性能，但对4MHz左右方波不应有太大影响，因为速度不是很快。

另外还要看一下示波器使用手册，有的60MHz示波器在1:1设置下，其实际带宽将锐减到6MHz以下，对于4MHz左右的方波，其三次谐波是12MHz，五次谐波是20MHz，若带宽降到6MHz，对信号幅值衰减很大，即使能看到信号也绝对不是方波，而是幅值被衰减了的正弦波。

当然，测不出信号的原因可能有多种，如探头接触不好(该现象很容易排除)，建议用BNC电缆连接一函数发生器，检验该示波器本身有没有问题，探头有没有问题，如有问题，可和厂家直接联系。

问题2：有些瞬时信号稍纵即失，如何捕捉并使其重现？答：将示波器设置成单次采集方式(触发模式设置成Normal，触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式)，注意示波器的存储深度将决定您能采集信号的时间以及能用到的最大采样速率。

问题3：在PLL中周期抖动可以衡量一个设计的好坏，但是要精确测量却非常困难，有什么方法和技巧吗？答：在使用示波器时，要注意其本身的抖动相关指标是否满足您的测试需求，如示波器本身的触发抖动指标等。

必看：泰克示波器选型常用指标解析必看：选型常用指标解析泰克为许多不同应用和用途提供示波器。

为协助您按照自己的需求挑选适当的示波器，下面列出了示波器选型最常用的指标，以及确定您的要求的有用技巧。

一、带宽全部示波器都有一个在较高频率上滚降的低通频响。

示波器带宽是指正弦曲线输入信号衰减到信号真切幅度 70.7% 的频率，也就是 -3 dB 点。

您的示波器必需有足够的带宽，以便捕捉信号的全部相关频率成分。

假如您定期处理数字信号，那么通过比较信号和示波器的升高时光指标，可以比较简单考察带宽。

用法的示波器的升高时光指标应当比信号升高时光快五倍，以使误码保持在 2% 以下。

准则：带宽 > 最高信号频率的五倍二、采样率示波器采样速度越快，辨别率就越高，显示的波形详情也就越好，关键信息或大事走失的可能性也越小。

泰克推举最低5 倍过采样，以保证捕捉信号详情，避开浮现假信号。

准则：采样率 >5 x ( 最高的频率成分 )三、记录长度记录长度是示波器在一次采集中可以数字化和存储的样点数量。

因为示波器只能存储数量有限的样点，所以波形时长或捕捉的“时光”长度与示波器的采样率成反比。

记录长度越长，以高辨别率捕捉的时光窗口越长。

准则：捕捉的时光 = ( 记录长度 ) / ( 采样率 )四、数字通道和输入当今示波器为在系统级调试复杂设计不仅仅提供了模拟通道。

假如您需要分析一条并行或多条串行总线，泰克MSO 系列混合信号示波器为一次分析多个信号提供了 16条数字通道及最多 4 条模拟通道。

假如您正在处理 RF 信号，泰克 MDO 系列混合域示波器提供了内置频谱分析仪，能够以时光相关的方式分析模拟信号、数字信号和 RF 信号。

五、特性和分析功能泰克示波器提供了广泛的特性和分析功能。

在挑选示波器时，应考察提供的触发功能、波形搜寻工具、自动测量功能及分析软件包，如串行总线分析、颤动和电源分析，确保满足您的需求。

以上信息有西安安泰测试设备有限公司收拾发布，如需了解可关注微信公众号以及手机官网第1页共2页。

1 电源测量中带宽的选择示波器带宽有四个相关名词：模拟带宽、数字带宽，系统带宽和触发带宽。

数字带宽等于采样率的一半，实用意义不大。

触发带宽是示波器厂商“硬”造出来的一个概念，是指示波器触发电路可以正常工作的最大输入正弦信号的频率。

对于高端示波器，触发电路在输入信号频率超过一定大小就不能工作了! 系统带宽是指示波器前端放大器和探头、测试夹具等组成的测量系统的带宽。

一般不特别说明，带宽即是指示波器的模拟带宽,也就是示波器前端放大器的幅频特性曲线的截止频率点。

示波器的放大器是低通滤波器，其幅频特性曲线如图1所示，带宽就是输入电压幅值降低到输入 -3dB(70.7%)时的截止频率点。

带宽选择的理论依据，用一句话来概括就是带要能覆盖被测信号能量的99%以上。

我们知道，任何信号都可以分解为无数次谐波的叠加，但是被测信号分解到多少次谐波之后能量会衰减到只剩下1%呢？这个答案不直观，因此带宽的选择是示波器行业的销售人员几乎每天都会遇到的问题。

这个问题有时侯很严肃，有时侯很滑稽。

其实，带宽的选择是一个相对的结果，它取决于被测信号的类型和测量的准确度。

最关键的因素是上升时间。

上升时间越小，上升沿越陡，被测信号的高次谐波含量越丰富，需要的带宽越大。

这里面就需要一些数学上的推导来确定具体上升时间和信号能量之间的量化关系。

业内比较认可的两个带宽选择的原则是：•当被测信号是串行数据时，串行数据的上升时间如果大于20% UI（一个比特位的时间长度），那么示波器带宽只要达到被测信号比特率的1.8倍就能覆盖信号能量的99.9%。

如果上升时间大于30% UI,只要1.2倍信号的比特率就足够了。

现实电路中，串行数据的上升时间绝大多数在接收端时都大于30%了。

因此，对于3Gbps的SATA信号，在经过夹具之后用4GHz示波器就可以。

大家可以用4GHz、6GHz、13GHz测试后比较一下看看。

•电源不是串行信号，上面的规则并不适用。

在很久很久以前，业内一就直流传的带宽选择依据是“3到5倍”法则，即带宽是被测信号频率的“3到5倍”。

一、数字示波器的主要性能指标在选择数字示波器时，我们主要考虑其是否能够真实地显示被测信号,即显示信号与被测信号的一致性. 数字示波器的性能很大程度上影响到其实现信号完整性的能力,下面根据其主要性能指标进行详细分析。

示波器最主要的技术指标是带宽、采样率和存储深度1、带宽如图1所示，数字示波器带宽指输入不同频率的等幅正弦波信号，当输出波形的幅度随频率变化下降到实际幅度的70.7%时的频率值（即f—3dB).带宽决定了数字示波器对信号的基本测量能力。

随着信号频率的增加，数字示波器对信号的准确显示能力下降.实际测试中我们会发现，当被测信号的频率与数字示波器带宽相近时，数字示波器将无法分辨信号的高频变化，显示信号出现失真。

例如: 频率为100MHz、电压幅度为1V的信号用带宽为100MHz的数字示波器测试，其显示的电压只有0.7V左右。

图2为同一阶跃信号用带宽分别为4GHz、1.5GHz和300MHz的数字示波器测量所得的结果。

从图中可以看出，数字示波器的带宽越高，信号的上升沿越陡，显示的高频分量成分越多，再现的信号越准确。

实际应用中考虑到价格因素(数字示波器带宽越高价格越贵），经过实践经验的积累,我们发现只要数字示波器带宽为被测信号最高频率的3—5倍,即可获得±3%到±2%的精度，满足一般的测试需求。

示波器所能准确测量的频率范围,大家都遵循测量的五倍法则:示波器所需带宽=被测信号的最高信号频率＊5，使用五倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过＋/－2％，对大多的操作来说已经足够。

2、采样率，指数字示波器对信号采样的频率，表示为样点数每秒（S/s）。

示波器的采样速率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就越高，重要信息和事件丢失的概率就越小,信号重建时也就越真实。

根据奈奎斯特定理,采样速率要大于等于2倍的被测信号频率，才能不失真地还原原始信号。

但这个定理的前提是基于无限长的时间和连续的信号,在实际测试中，数字示波器的技术无法满足此条件。

示波器的采样率和带宽的意义和区别示波器是一种广泛应用于电子测量和故障排除的仪器。

而示波器的采样率和带宽是评估和选择示波器性能的两个重要指标。

本文将详细介绍示波器的采样率和带宽的意义和区别。

一、采样率的意义示波器的采样率是指示波器在单位时间内对电信号进行采样的次数。

采样率决定了示波器对待测信号进行还原的能力。

采样率的意义主要体现在两个方面：1. 信号还原能力采样率越高，示波器对信号的还原能力越强。

通过提高采样率，可以更准确地还原高频信号的波形。

如果采样率低于信号的最高频率，会导致信号失真，无法正确观察和分析。

2. 防止混叠根据香农奎斯特定理，采样频率必须大于被测信号最高频率的两倍，才能避免混叠现象的发生。

混叠现象会导致信号频率信息失真，严重影响测量结果的准确性。

二、带宽的意义示波器的带宽是指示波器能够测量和展示的信号频率范围。

带宽决定了示波器能够准确显示高频信号的能力。

带宽的意义主要体现在以下方面：1. 频率响应带宽决定了示波器对输入信号的频率响应能力。

示波器的带宽越宽，频率响应范围越广，可以测量和观察更高频率范围内的信号。

2. 带宽限制示波器的带宽限制是由示波器的硬件设计和信号处理算法决定的。

当输入信号超过示波器的带宽限制时，示波器无法正确显示信号的频谱信息，会导致波形失真和测量误差。

三、采样率和带宽的区别采样率和带宽是示波器性能的两个重要指标，它们在以下几个方面有所区别：1. 概念定义采样率是指示波器在单位时间内对信号进行采样的次数；带宽是指示波器能够测量和展示的信号频率范围。

2. 表征方式采样率用“频率”来表示，带宽用“频率范围”来表示。

3. 功能作用采样率主要决定示波器对信号波形的还原能力和防止混叠现象的能力；带宽主要决定示波器对信号频率的测量和展示能力。

4. 相关性采样率和带宽是相互关联的，两者关系可以用香农奎斯特定理进行描述。

示波器的带宽必须大于被测信号最高频率的两倍，才能满足采样定理。

示波器基本概念之带宽、采样率，与奈奎斯特定理1. 简介高速数字器/示波器的模拟前端有两项主要组件，就是模拟输入电路及模拟数字转换器(ADC)。

模拟输入电路将信号衰减、放大、过滤、及／或耦合，使ADC的数字化能达到最佳。

ADC将处理过的波型做取样，将模拟输入信号转换为代表经过处理之数字信号的数字值。

图 12. 带宽(Bandwidth)带宽 (Bandwidth) 描述的是模拟前端在振幅损失最少的前提下，将信号从外部世界传入ADC的能力。

采样率是ADC将模拟输入波型转换为数字数据的频率。

奈奎斯特定理 (Nyquist Theorem) 说明采样率和受测信号的频率之间的关系。

以下将更详细地讨论这三个名词。

带宽形容一个频率范围，在这个范围内，输入信号可以用振幅损失最少的方式，穿过模拟前端──从探测器的前端或测试设备到达 ADC 的输入端。

带宽指定为正弦曲线输入信号衰减至原振幅之 70.7% 时的频率，亦称为 -3 dB 点。

下图说明 100 MHz 高速数字器的典型输入反应。

图 2举例来说，如果将1 个 1 V、100 MHz 的正弦波，输入带宽为 100 MHZ 的高速数字器中，信号会被数字器的模拟输入途径衰减，而被取样的波型振幅约为 0.7 V。

图 3数字器的带宽最好比要测量的信号中的最高频率高3 ~ 5 倍，以期在最低的振幅误差下撷取信号（所需带宽= (3 至 5)*欲测频率）。

受测信号的理论振幅误错可以从数字器带宽与输入信号带宽(R)之间的比例计算得知。

图 4举例来说，在使用 100 MHz 高速数字器测量 50 MHz 正弦曲线信号时（其比例 R=2），误差大约为 10.5%。

另一个和带宽有关的重要主题是上升时间 (Rise time)。

输入信号的上升时间是指信号从最大信号振幅的 10% 转换到 90% 的时间，而且与带宽成反向相关，由以下公式呈现。

此公式采用单极模型，R-C 限制输入反应为基础。

示波器是电子工程师经常使用到的电子测量仪器，用途十分广泛，可将肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。

利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

可是你真的懂示波器嘛？下面给大家分享一些我们工作面试中会用到的示波器知识。

对这些问题有兴趣的也可以亲自做做实验看看具体结果。

1.示波器应用市场对带宽和采样率的需求示波器对带宽和采样率提出了越来越高的要求。

一般来说，示波器的采样率至少为带宽的2倍。

一个示波器写带宽是40Mhz，40MHZ是指示波器能测量标准正弦波的能力.但因为平时用示波器测试时基本不是正弦波,所以我们在考虑示波器带宽时,通常会按被测信号频率的三倍来考虑,更高倍当然最好.所以一定要注意,不是40 MHZ的示波器就能测40MHZ的所有信号.如果是数字示波器要注意存储深度\采样率等都是很重要的。

2.示波器的原理框图要熟练了解示波器必须知道示波器的内部结构，示波器包括放大器，放大器限制了示波器的带宽；模数转换器，采集存储器，决定了示波器的存储深度；数据处理以及最后的显示。

3.信号的带宽和信号的频率和信号的上升时间相关示波器是测试设备，它的带宽应当比被测信号的带宽大，这样才不会失真，不会漏掉你想观察的东西。

比如一个方波的频率是一兆赫，它有效的谐波却超过5兆赫，你用一个带宽只有一兆赫的示波器去显示，得到的是一个差不多是正弦波的显示，你用30兆赫的示波器一看，方波就是方波了。

首先第一个概念是，信号的带宽和信号的频率不是直接相关，而是和信号的上升时间相关。

比如方波，是一个频谱分量众多的信号，其包括了基波和高次谐波。

它可以由很多个正弦波叠加而成。

而示波器的带宽是有限的，所以使用示波器观察方波时，如果带宽不够，会把高次的谐波滤掉，方波看起来就像正弦波了。

那么怎么计算信号的带宽，怎么选择示波器的带宽呢？信号的带宽可以根据0.35/Tr来计算，其中Tr为其上升时间。