**在示波器本體上看到的頻寬,是示波器的-3db頻寬,**如下圖。
示波器頻寬至少是訊號頻率的5倍,示波器才能獲取並還原足夠詳細的波形,這就是我們常用的5倍法則:
示波器頻寬≥訊號頻率x5
這個法則是怎麼來的呢?
訊號的高頻成分都「藏在」上公升沿中,例如1mhz的方波,其基頻是1mhz,但是還有非常多的倍頻部分,是1mhz的n倍,n是無窮大。這個時候我們要提乙個「拐點頻率」的概念,根據dr. howard w. johnson的著作high speed digital design a handbook of black magic所述,快速邊沿的頻譜中存在乙個轉折點,也稱「拐點」,在這個轉折點之上,高於fknee的頻率分量在確定訊號形狀時可以忽略不計。拐點頻率的計算方法如下:
trise指訊號的上公升時間。
**訊號的最高頻率成分可以認為就是拐點頻率,示波器的頻寬應該大於等於這個拐點頻率。**還以上面1mhz方波計算,方波公升時間通常是週期的1/10,即100ns。那麼
剛好就是方波頻率的5倍,所以5倍經驗法則就是這麼來的。
上面是通用的計算方法,如果要求更好的精度,可按照如下規則計算;
高斯相應示波器(頻寬<1g) 最大平坦相應示波器(頻寬》1g),有關這兩種響應示波器的介紹詳見文章《深入了解示波器(十一):高斯響應示波器和最大平坦度響應示波器》
下圖是用不同的頻寬捕獲的訊號,可以看到頻寬越高,訊號的上公升沿越陡峭,訊號還原度越高。
以上是從方波的角度計算頻寬,其他型別的波形fknee的經驗值如下:
有些文章中還會提到示波器上公升時間的概念,並且要求示波器上公升時間小於被測訊號上公升時間的1/5。甚至給出了如下**:
其實沒有必要這麼計算,示波器上公升時間與頻寬有對應關係,訊號的上公升時間與訊號的頻寬也有對應關係。還不如直接都用上文所述頻寬來計算。
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