帶寬選擇黃金法則1.基礎(chǔ)公式被測(cè)信號(hào)比較高頻率×5(經(jīng)驗(yàn)倍數(shù))例:測(cè)量200MHz時(shí)鐘→需≥1GHz帶寬示波器;測(cè)量56GbaudPAM4光信號(hào)(基頻28GHz)→需≥140GHz帶寬(如KeysightUXR系列)。2.不同信號(hào)類型的帶寬需求信號(hào)類型帶寬要求實(shí)測(cè)案例數(shù)字方波≥信號(hào)基頻×5100MHz時(shí)鐘→500MHz示波器正弦波≥信號(hào)頻率×21GHz射頻信號(hào)→≥2GHz帶寬PAM4高速串行≥符號(hào)率×(56GBaud)→≥42GHz脈沖/階躍信號(hào)≥→≥1GHz??三、工程實(shí)踐中的精度優(yōu)化策略1.高分辨率示波器的補(bǔ)償作用當(dāng)帶寬受限時(shí)(如*有500MHz設(shè)備測(cè)200MHz時(shí)鐘):選用12-bit高分辨率ADC(如RigolMSO8000)可提升小信號(hào)測(cè)量精度,但無(wú)法解決高頻衰減問(wèn)題。2.帶寬增強(qiáng)技術(shù)DSP數(shù)字濾波:通過(guò)軟件算法擴(kuò)展等效帶寬(如泰克DPO70000的FlexRes技術(shù)),但會(huì)引入額外噪聲。光采樣示波器:突破電子采樣極限,直接測(cè)量太赫茲信號(hào)(如EXFOPSO-200)。3.探頭帶寬匹配探頭帶寬需≥示波器帶寬:使用1GHz示波器搭配500MHz探頭→系統(tǒng)帶寬降級(jí)至500MHz。高頻測(cè)量必選差分探頭:避免接地線電感造成振鈴(如泰克THDP系列支持>8GHz)。 電壓的舞蹈,在時(shí)域舞臺(tái)上被精錄制——示波器即是那臺(tái)不眨眼的攝影機(jī)。keysight高性能示波器公司
示波器(Oscilloscope)是一種用于觀察和測(cè)量電信號(hào)波形變化的電子儀器。它通過(guò)將電壓信號(hào)隨時(shí)間的變化以圖形形式顯示在屏幕上,幫助用戶直觀分析信號(hào)的幅度、頻率、相位、失真等特性。**功能包括捕獲瞬態(tài)信號(hào)(如脈沖)、測(cè)量周期性波形的參數(shù)(如占空比、上升時(shí)間)、檢測(cè)噪聲或干擾等。現(xiàn)代示波器通常具備自動(dòng)測(cè)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和協(xié)議解碼能力,是電子設(shè)計(jì)、維修和科研中不可或缺的工具。2.模擬示波器與數(shù)字示波器的區(qū)別模擬示波器通過(guò)陰極射線管(CRT)直接顯示連續(xù)信號(hào),響應(yīng)速度快,適合觀察實(shí)時(shí)變化的波形(如高頻射頻信號(hào))。但功能單一,無(wú)法存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)字示波器(DSO)則將信號(hào)數(shù)字化處理,通過(guò)ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)采樣后顯示在液晶屏上,支持波形存儲(chǔ)、回放、數(shù)學(xué)運(yùn)算(如FFT頻譜分析)和協(xié)議解析。雖然存在采樣率限制(奈奎斯特定理),但憑借靈活性和擴(kuò)展性,數(shù)字示波器已成為主流。 keysight高性能示波器公司云聯(lián)萬(wàn)物:示波器終將掙脫線纜,在數(shù)字孿生世界重生。
Tektronix80E09數(shù)字示波器和Tektronix80E07數(shù)字示波器是配有遠(yuǎn)程采樣器的雙通道模塊,在60GHz帶寬時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)低達(dá)450μVRMS的噪聲,在30GHz帶寬時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)低達(dá)300μVRMS的噪聲。每個(gè)小型遠(yuǎn)程采樣器連接到2米電纜上,大限度地降低電纜、探頭和夾具的影響,保證系統(tǒng)保真度。用戶可以選擇帶寬設(shè)置(在80E09上是60/40/30,在80E07上是30/20),提供了噪聲/帶寬的佳平衡。80E06和80E01分別是單通道70+和50GHz帶寬采樣模塊。80E06提供了寬的帶寬和快的上升時(shí)間及系統(tǒng)保真度。80E06和80E01都提供了±1.6V的杰出的大工作范圍。這兩個(gè)模塊都可以使用可選的2米擴(kuò)展電纜,保證杰出的系統(tǒng)保真度和測(cè)量靈活性。在與泰克80SJNB抖動(dòng)、噪聲和BER分析軟件一起使用時(shí),這些模塊可以把抖動(dòng)和噪聲分解成單獨(dú)的成分,洞察眼圖閉合的底層成因,高度準(zhǔn)確地計(jì)算BER和三維眼圖輪廓。在與82A04相位參考模塊一起使用時(shí),時(shí)基精度可以改善到低200fsRMS的抖動(dòng),加上300μVRMS的本底噪聲和14位分辨率,在測(cè)量中保證了高的信號(hào)保真度。
示波器**基本的功能是測(cè)量電壓隨時(shí)間變化的波形。它能直觀顯示信號(hào)的幅度、形狀及波動(dòng)情況。通過(guò)垂直刻度(V/div)調(diào)整,可捕捉從微伏級(jí)(如生物電信號(hào))到千伏級(jí)(如閃電脈沖)的電壓變化。交流耦合模式下可過(guò)濾直流分量,專注于交流波動(dòng);直流耦合則保留完整電壓信息。探頭衰減比(如1:10)擴(kuò)展量程,自動(dòng)測(cè)量功能可快速提取峰峰值、RMS值及均值。應(yīng)用場(chǎng)景包括電源紋波分析、傳感器輸出驗(yàn)證等。2.時(shí)間與頻率參數(shù)測(cè)量通過(guò)水平時(shí)基(s/div)設(shè)置,示波器可精確測(cè)量信號(hào)周期、頻率、脈沖寬度及占空比。例如,周期性方波的頻率為周期的倒數(shù)(f=1/T)。對(duì)于非周期信號(hào)(如單脈沖),直接讀取時(shí)間間隔。高級(jí)示波器支持統(tǒng)計(jì)模式,計(jì)算多次測(cè)量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,消除隨機(jī)誤差。頻率計(jì)數(shù)器功能可精確至小數(shù)點(diǎn)后6位,適用于晶振校準(zhǔn)或通信時(shí)鐘驗(yàn)證。 110 GHz帶寬:不是奢華,是解構(gòu)5G毫米波風(fēng)暴的入場(chǎng)券。
帶寬限制功能應(yīng)用:高帶寬示波器可開啟硬件濾波,抑制高頻噪聲(尤其對(duì)低頻電源紋波測(cè)量)14。??四、不同類型信號(hào)的帶寬選擇建議信號(hào)類型關(guān)鍵參數(shù)**小帶寬要求推薦帶寬典型應(yīng)用場(chǎng)景正弦波**高頻率ff2f2f5f5f射頻測(cè)試、濾波器驗(yàn)證方波/脈沖上升時(shí)間、數(shù)字電路調(diào)試高速串行信號(hào)比特率(fc+B)2(fc+B)(fc+B)(fc+B)雷達(dá)、5G通信電源紋波/噪聲噪聲頻率fnfn5fn5fn10fn10fn+12bit分辨率電源完整性分析??總結(jié):示波器帶寬選擇需以信號(hào)**高頻率成分為**,結(jié)合上升時(shí)間和應(yīng)用場(chǎng)景綜合決策。低頻/電源信號(hào):優(yōu)先選12bit高分辨率示波器(如RigolMSO8000),帶寬按10×fnoise10×fnoise配置14。高速數(shù)字信號(hào):嚴(yán)格遵循,搭配高頻差分探頭227。極端快沿信號(hào)(如量子控制脈沖):需超高頻示波器(>200GHz)或光采樣技術(shù)(如EXFOPSO-200)。帶寬不足會(huì)系統(tǒng)性劣化測(cè)量結(jié)果,而過(guò)度追求高帶寬可能引入噪聲且增加成本。工程師應(yīng)在精度與預(yù)算間平衡,同時(shí)確保探頭、接地等配套方案匹配。 示波器帶寬需覆蓋信號(hào)5次諧波(如測(cè)1GHz方波需5GHz帶寬) 29 。當(dāng)前硅基工藝下,但成本劇增且良率低。Agilent數(shù)字示波器操作手冊(cè)
定位:從納米級(jí)信號(hào)畸變到系統(tǒng)級(jí)時(shí)序故障,提供可視化證據(jù)鏈。keysight高性能示波器公司
帶寬對(duì)不同信號(hào)類型的特異性影響1.正弦波信號(hào)影響機(jī)制:帶寬不足時(shí),幅度測(cè)量誤差***。頻率接近帶寬時(shí),誤差達(dá)30%;頻率達(dá)帶寬的1/5時(shí),誤差仍約2%26。帶寬選擇:公式:BW≥2×fmaxBW≥2×fmax(**小要求),推薦BW≥5×fmaxBW≥5×fmax以控制誤差<2%13。例:測(cè)量100MHz正弦波,需≥500MHz帶寬示波器。2.方波/脈沖信號(hào)影響機(jī)制:方波由基波+奇次諧波構(gòu)成。帶寬不足會(huì)濾除高次諧波,導(dǎo)致波形趨近正弦波,上升沿變緩,脈寬/占空比測(cè)量失真19。例:5MHz方波(含7次諧波35MHz)用200MHz帶寬示波器測(cè)量時(shí),上升時(shí)間從873ps劣化至。帶寬選擇:關(guān)鍵參數(shù):信號(hào)上升時(shí)間trtr和**高諧波頻率。公式:BW≥(單位:GHz/ns)BW≥(單位:GHz/ns)BW≥5×f基波(覆蓋3次以上諧波)BW≥5×f基波(覆蓋3次以上諧波)例:上升時(shí)間1ns的脈沖,需≥350MHz帶寬27。 keysight高性能示波器公司