信号带宽和示波器带宽(模拟带宽)

示波器探头带宽的使用及测量结果的误差分析示波器探头在电路信号测试中起着至关重要的作用，为提高被测信号测量的精度，满足测量要求，本文介绍了示波器的结构与组成，主要指出我们在用示波器进行测量中不能忽略探头带宽对测量结果的影响，要对探头带宽进行有效选择。

标签：示波器；被测信号；探头；带宽示波器是广泛应用于工业测试技术和电子测量技术等领域中用途十分广泛的通用测试仪器。

它能把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。

而在测试过程中，要想保证测量精度，准确快速地對系统信号进行分析，测量时有很多因素必须考虑。

如仪器速度能否跟上被测信号的变化，带宽是否足够，测量方法会不会引入干扰，甚至还有所使用的探头是否合适等等。

下面，文章就示波器探头带宽的使用及其测量结果展开研究分析。

1示波器的结构与组成示波器的组成结构如图1所示。

2带宽示波器的结构决定了示波器带宽的重要性。

放大器是被测信号进入示波器的大门，所以前端放大器件的带宽决定了示波器的带宽。

示波器通道模拟带宽的定义为，测量等幅扫频信号时幅频特性下降到-3dB时（70.7%）对应的频率范围，如图2所示。

3探头带宽与示波器及被测信号之间的关联探头也是仪器，与示波器一样也具有有限的模拟带宽，并与示波器共同组成一个测量系统。

这个测量系统的总体带宽由示波器主机带宽和探头带宽共同决定。

这一系统带宽将影响被测信号如正弦波、脉冲和方波幅度以及上升时间的测量准确度。

式中：——实际测量到的信号上升时间，等于示波器上升时间、探头上升时间以及被测信号上升时间三者的均方根系统的上升时间与带宽的乘积为一常数，对系统函数为1阶的模型而言，该常数经验值为0.35，对于更高阶的模型该常数介于0.35～0.5之间。

可以推导出这四个带宽之间的关系。

如果示波器和探头各自的带宽均为100MHz，则上升时间均为tr=3.5ns。

则整个测量系统上升时间就由下式给出：由4.95ns的测量系统上升时间可以知道系统带宽为3.5/4.95ns=70.7MHz。

关于示波器的带宽汪进进 美国力科公司深圳代表处 带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。

示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。

在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。

通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。

此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。

我们常说数字示波器有五大功能，即捕获（Capture），观察（View），测量(Measurement)，分析（Analyse）和归档（Document）。

这五大功能组成的原理框图如图1所示。

图1，数字示波器的原理框图捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。

被测信号首先经过探头和放大器及归一化后转换成ADC可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。

图2，示波器捕获电路原理框图示波器放大器的典型电路如图3所示。

这个电路在模拟电路教科书中处处可见。

这种放大器可以等效为RC低通滤波器如图4所示。

由此等效电路推导出输出电压和输入电压的关系，得出理想的幅频特性的波特图如图5所示。

图3，放大器的典型电路图4，放大器的等效电路模型图5，放大器的理想波特图至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。

根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽，推导过程如下图6所示。

需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。

在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。

示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。

关于示波器的带宽汪进进美国力科公司深圳代表处带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。

示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。

在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。

通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。

此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。

我们常说数字示波器有五大功能，即捕获（Capture），观察（View），测量(Measurement)，分析（Analyse）和归档（Document）。

这五大功能组成的原理框图如图1所示。

图1，数字示波器的原理框图捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。

被测信号首先经过探头和放大器及归一化后转换成ADC可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。

图2，示波器捕获电路原理框图示波器放大器的典型电路如图3所示。

这个电路在模拟电路教科书中处处可见。

这种放大器可以等效为RC低通滤波器如图4所示。

由此等效电路推导出输出电压和输入电压的关系，得出理想的幅频特性的波特图如图5所示。

图3，放大器的典型电路图4，放大器的等效电路模型图5，放大器的理想波特图至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。

根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽，推导过程如下图6所示。

需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。

在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。

示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。

示波器参数一、示波器的概述示波器是一种测量电信号波形的仪器，可以将电信号转换成图像显示出来，以便分析和判断电路的性能。

示波器主要由输入部分、信号处理部分和显示部分组成。

二、示波器参数1. 带宽：示波器的带宽是指其能够测量的最高频率。

带宽越高，表示示波器可以测量更高频率的信号。

2. 采样率：示波器采样率是指每秒钟采集到的样本数。

采样率越高，表示示波器可以更准确地捕捉到信号变化。

3. 垂直灵敏度：垂直灵敏度是指示波器能够检测到的最小电压值。

垂直灵敏度越高，表示示波器可以检测到更小的信号变化。

4. 水平扫描速率：水平扫描速率是指示波器屏幕上每秒钟扫描多少个点。

水平扫描速率越快，表示示波器可以更快地显示出信号变化。

5. 记录长度：记录长度是指示波器能够存储多少个采样点。

记录长度越长，表示示波器可以存储更多的信号数据。

6. 触发功能：触发功能是指示波器可以根据特定的条件来触发信号的显示，以便更好地分析信号的特性。

三、示波器类型1. 模拟示波器：模拟示波器是最早出现的一种示波器，它使用模拟电路将输入信号转换成图像显示出来。

模拟示波器具有灵敏度高、响应快等优点，但由于其本身存在噪声和漂移等问题，因此在测量精度方面存在一定局限性。

2. 数字示波器：数字示波器是利用数字信号处理技术将输入信号转换成数字化数据，并通过计算机进行处理和显示的一种示波器。

数字示波器具有精度高、稳定性好等优点，但由于其采样率和带宽受到限制，因此在测量高频率信号时可能存在误差。

3. 存储式示波器：存储式示波器是一种结合了模拟和数字技术的新型示波器。

它可以将输入信号进行数码化处理，并将其存储在内存中，在需要时再进行显示和分析。

存储式示波器具有灵敏度高、带宽宽等优点，同时还可以存储大量的数据，方便后续分析。

四、示波器应用1. 电子工程：示波器是电子工程中常用的测试仪器，可以用于测量各种电路的性能和信号特性。

2. 通信工程：示波器可以用于测量通信系统中的各种信号，以便分析和调试通信系统。