記得很久以前去EMC面試硬件工程師的時(shí)候魁兼，最后問(wèn)了我一些示波器的東西婉徘，提到了一個(gè)問(wèn)題說(shuō)，用一個(gè)帶寬50M的示波器去采樣一個(gè)100M的信號(hào)，結(jié)果是怎么樣的盖呼？我當(dāng)時(shí)沒(méi)啥概念儒鹿，不太會(huì)，給了我一些提示几晤，問(wèn)題算是回答出來(lái)了约炎。在之后的一段時(shí)間內(nèi)，我特意做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)蟹瘾，然后對(duì)示波器進(jìn)行了一些研究與學(xué)習(xí)圾浅。
貼出一部分基本重要的東西出來(lái)。對(duì)這個(gè)問(wèn)題有興趣的也可以親自做做實(shí)驗(yàn)看看具體結(jié)果憾朴。
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采樣率是數(shù)字上的狸捕，每秒采樣多少個(gè)樣點(diǎn)每秒采樣多少個(gè)樣點(diǎn)。
而帶寬則是模擬上的众雷，能夠測(cè)試信號(hào)頻率的范圍府寒。
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示波器是一種用于測(cè)量和顯示電信號(hào)波形的儀器。它可以顯示電壓隨時(shí)間變化的波形圖报腔，并提供一些測(cè)量功能株搔，如頻率、幅度纯蛾、相位等纤房。
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如果一個(gè)ADC的采樣頻率為5G，但是前面搞一個(gè)100M的低通濾波器翻诉，那采樣 率就是5G炮姨，帶寬就是100M了。帶寬反映了這個(gè)示波器能夠測(cè)試的頻率范圍碰煌，如果超過(guò)這個(gè)頻率范圍舒岸，就不準(zhǔn)確了。
但是有一條最基本的原則：
采樣頻率不得低于信號(hào)帶寬的2倍芦圾。
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示波器的原理：
示波器通過(guò)將電信號(hào)輸入到內(nèi)部電路中蛾派，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并利用示波管將其顯示在屏幕上个少。示波管由電子槍洪乍、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏組成，電子槍發(fā)射電子夜焦，偏轉(zhuǎn)板控制電子的偏轉(zhuǎn)壳澳，從而在熒光屏上顯示出信號(hào)的波形。
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示波器的參數(shù)：
示波器的參數(shù)包括帶寬茫经、采樣率巷波、存儲(chǔ)深度萎津、分辨率等。帶寬是指示波器可以測(cè)量的最高頻率抹镊，采樣率是指示波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的頻率姜性，存儲(chǔ)深度是指示波器可以保存的采樣點(diǎn)數(shù)，分辨率是指示波器顯示的波形細(xì)節(jié)程度髓考。
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1.示波器應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)帶寬和采樣率的需求
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示波器對(duì)帶寬和采樣率提出了越來(lái)越高的要求部念。
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一般來(lái)說(shuō)，示波器的采樣率至少為帶寬的2倍氨菇。
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一個(gè)示波器寫(xiě)帶寬是40Mhz儡炼，40MHZ是指示波器能測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)正弦波的能力.但因?yàn)槠綍r(shí)用示波器測(cè)試時(shí)基本不是正弦波,所以我們?cè)诳紤]示波器帶寬時(shí),通常會(huì)按被測(cè)信號(hào)頻率的三倍來(lái)考慮,更高倍當(dāng)然最好.所以一定要注意,不是40 MHZ的示波器就能測(cè)40MHZ的所有信號(hào).如果是數(shù)字示波器要注意存儲(chǔ)深度\采樣率等都是很重要的。
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2.示波器的原理框圖
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要熟練了解示波器必須知道示波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)查蓉，示波器包括放大器乌询，放大器限制了示波器的帶寬；模數(shù)轉(zhuǎn)換器豌研，采集存儲(chǔ)器妹田，決定了示波器的存儲(chǔ)深度；數(shù)據(jù)處理以及最后的顯示鹃共。
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3.信號(hào)的帶寬和信號(hào)的頻率不是直接相關(guān)鬼佣，而是和信號(hào)的上升時(shí)間相關(guān)
示波器是測(cè)試設(shè)備，它的帶寬應(yīng)當(dāng)比被測(cè)信號(hào)的帶寬大霜浴，這樣才不會(huì)失真晶衷，不會(huì)漏掉你想觀察的東西。
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比如一個(gè)方波的頻率是一兆赫阴孟，它有效的諧波卻超過(guò)5兆赫晌纫，你用一個(gè)帶寬只有一兆赫的示波器去顯示，得到的是一個(gè)差不多是正弦波的顯示永丝，你用30兆赫的示波器一看锹漱，方波就是方波了。
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首先第一個(gè)概念是慕嚷，
信號(hào)的帶寬和信號(hào)的頻率不是直接相關(guān)哥牍，而是和信號(hào)的上升時(shí)間相關(guān)。
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比如方波闯冷，是一個(gè)頻譜分量眾多的信號(hào)砂心，其包括了基波和高次諧波。它可以由很多個(gè)正弦波疊加而成蛇耀。?而示波器的帶寬是有限的？所以使用示波器觀察方波時(shí)坎弯，如果帶寬不夠纺涤，會(huì)把高次的諧波濾掉译暂，方波看起來(lái)就像正弦波了。
那么怎么計(jì)算信號(hào)的帶寬撩炊，怎么選擇示波器的帶寬呢外永？
信號(hào)的帶寬可以根據(jù)0.35/Tr來(lái)計(jì)算，其中Tr為其上升時(shí)間拧咳。當(dāng)然示波器帶寬越大伯顶，信號(hào)測(cè)出來(lái)越接近實(shí)際值，但一般選擇示波器帶寬為其3倍即可骆膝。
那么這個(gè)0.35/Tr是怎么得來(lái)的呢祭衩？通常談到的示波器帶寬沒(méi)有特別說(shuō)明是指示波器模擬前端放大器的帶寬，也就是常說(shuō)的-3dB截止頻率點(diǎn)阅签。示波器的前端放大電路掐暮，可以等效為一個(gè)RC低通濾波器，如圖：
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至此政钟，我們知道帶寬f2即輸出電壓降低到輸入電壓70.7%時(shí)的頻率點(diǎn)路克。根據(jù)放大器的等效模型，我們可進(jìn)一步推導(dǎo)示波器的上升時(shí)間和帶寬的關(guān)系式养交，即我們常提到的0.35的關(guān)系：上升時(shí)間=0.35/帶寬精算。需要說(shuō)明的是，0.35是基于高斯響應(yīng)的理論值碎连，實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)中這個(gè)數(shù)值往往介于0.35-0.45之間殖妇。在示波器的datasheet上都會(huì)標(biāo)明“上升時(shí)間”指標(biāo)。
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示波器的頻譜范圍和分辨帶寬
這些是一些常用的結(jié)論破花，熟悉這些結(jié)論可以讓我們使用示波器更得心應(yīng)手谦趣。
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總結(jié)：
帶寬：示波器的帶寬是指其能夠顯示的最高頻率。
示波器的帶寬決定了它能夠捕捉和顯示的信號(hào)的范圍座每。
一般來(lái)說(shuō)前鹅，高帶寬示波器可以更好地顯示高頻信號(hào)，而低帶寬示波器可能會(huì)失真或漏掉高頻信號(hào)峭梳。
采樣率：示波器的采樣率是指其每秒鐘采集的樣本點(diǎn)數(shù)舰绘。
高采樣率示波器可以更準(zhǔn)確地顯示信號(hào)的波形和特征，而低采樣率示波器可能會(huì)產(chǎn)生壓縮或失真葱椭。
垂直分辨率：示波器的垂直分辨率是指其能夠顯示的最小波形變化捂寿。
高垂直分辨率示波器可以更好地顯示信號(hào)的細(xì)節(jié)和微小波形變化，而低垂直分辨率示波器可能會(huì)產(chǎn)生模糊或失真孵运。
水平分辨率：示波器的水平分辨率是指其能夠顯示的最小時(shí)間間隔秦陋。
高水平分辨率示波器可以更好地顯示信號(hào)的細(xì)節(jié)和微小時(shí)間間隔，而低水平分辨率示波器可能會(huì)產(chǎn)生模糊或失真治笨。
探頭：示波器通常需要連接探頭來(lái)測(cè)量電信號(hào)驳概。
不同類(lèi)型的探頭可以測(cè)量不同類(lèi)型的信號(hào)赤嚼，例如交流信號(hào)、直流信號(hào)或高壓信號(hào)顺又。
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