記得很久以前去EMC面試硬件工程師的時(shí)候，最后問(wèn)了我一些示波器的東西臊诊，提到了一個(gè)問(wèn)題說(shuō)鸽粉，用一個(gè)帶寬50M的示波器去采樣一個(gè)100M的信號(hào)，結(jié)果是怎么樣的抓艳？我當(dāng)時(shí)沒(méi)啥概念触机，不太會(huì)，給了我一些提示壶硅，問(wèn)題算是回答出來(lái)了。在之后的一段時(shí)間內(nèi)销斟，我特意做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)庐椒，然后對(duì)示波器進(jìn)行了一些研究與學(xué)習(xí)。
貼出一部分基本重要的東西出來(lái)蚂踊。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)果约谈。
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采樣率是數(shù)字上的，每秒采樣多少個(gè)樣點(diǎn)每秒采樣多少個(gè)樣點(diǎn)犁钟。
而帶寬則是模擬上的棱诱，能夠測(cè)試信號(hào)頻率的范圍。
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示波器是一種用于測(cè)量和顯示電信號(hào)波形的儀器涝动。它可以顯示電壓隨時(shí)間變化的波形圖迈勋，并提供一些測(cè)量功能，如頻率醋粟、幅度靡菇、相位等重归。
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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的低通濾波器厦凤，那采樣 率就是5G鼻吮，帶寬就是100M了。帶寬反映了這個(gè)示波器能夠測(cè)試的頻率范圍较鼓，如果超過(guò)這個(gè)頻率范圍椎木，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倍博烂。
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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)部電路中香椎，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脖母。示波管由電子槍士鸥、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏組成，電子槍發(fā)射電子谆级，偏轉(zhuǎn)板控制電子的偏轉(zhuǎn)烤礁，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)包括帶寬肥照、采樣率脚仔、存儲(chǔ)深度、分辨率等舆绎。帶寬是指示波器可以測(cè)量的最高頻率鲤脏，采樣率是指示波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的頻率，存儲(chǔ)深度是指示波器可以保存的采樣點(diǎn)數(shù)吕朵，分辨率是指示波器顯示的波形細(xì)節(jié)程度猎醇。
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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。
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一般來(lái)說(shuō)努溃，示波器的采樣率至少為帶寬的2倍硫嘶。
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一個(gè)示波器寫(xiě)帶寬是40Mhz，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梧税。
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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)沦疾，示波器包括放大器，放大器限制了示波器的帶寬第队；模數(shù)轉(zhuǎn)換器哮塞，采集存儲(chǔ)器，決定了示波器的存儲(chǔ)深度凳谦；數(shù)據(jù)處理以及最后的顯示忆畅。
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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)，而是和信號(hào)的上升時(shí)間相關(guān)
示波器是測(cè)試設(shè)備尸执，它的帶寬應(yīng)當(dāng)比被測(cè)信號(hào)的帶寬大邻眷，這樣才不會(huì)失真眠屎，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肆饶，它有效的諧波卻超過(guò)5兆赫改衩，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驯镊，你用30兆赫的示波器一看葫督，方波就是方波了。
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首先第一個(gè)概念是板惑，
信號(hào)的帶寬和信號(hào)的頻率不是直接相關(guān)橄镜，而是和信號(hào)的上升時(shí)間相關(guān)。
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比如方波冯乘，是一個(gè)頻譜分量眾多的信號(hào)洽胶，其包括了基波和高次諧波。它可以由很多個(gè)正弦波疊加而成裆馒。?而示波器的帶寬是有限的姊氓？所以使用示波器觀察方波時(shí)，如果帶寬不夠喷好，會(huì)把高次的諧波濾掉翔横，方波看起來(lái)就像正弦波了。
那么怎么計(jì)算信號(hào)的帶寬梗搅，怎么選擇示波器的帶寬呢禾唁？
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)間无切。當(dāng)然示波器帶寬越大荡短，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倍即可哆键。
那么這個(gè)0.35/Tr是怎么得來(lái)的呢掘托？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)洼哎。示波器的前端放大電路烫映，可以等效為一個(gè)RC低通濾波器沼本，如圖：
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至此噩峦，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)。根據(jù)放大器的等效模型抽兆，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)系式识补，即我們常提到的0.35的關(guān)系：上升時(shí)間=0.35/帶寬。需要說(shuō)明的是辫红，0.35是基于高斯響應(yīng)的理論值凭涂，實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)中這個(gè)數(shù)值往往介于0.35-0.45之間祝辣。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)論切油，熟悉這些結(jié)論可以讓我們使用示波器更得心應(yīng)手蝙斜。
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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)的范圍澎胡。
一般來(lái)說(shuō)孕荠，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)攻谁。
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)稚伍。
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)生壓縮或失真戚宦。
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个曙。
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)生模糊或失真受楼。
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)間間隔垦搬。
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)生模糊或失真那槽。
探頭：示波器通常需要連接探頭來(lái)測(cè)量電信號(hào)悼沿。
不同類(lèi)型的探頭可以測(cè)量不同類(lèi)型的信號(hào)，例如交流信號(hào)骚灸、直流信號(hào)或高壓信號(hào)糟趾。
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