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刚才查了一下百度,出来的大多数是这个 Howard经验。
总之感觉就是很懵逼啊,还有很多说法的,都是各执一词,还想请前辈讲解一下示波器带宽的选择啊。
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| | | | | | | 此Howard非本Howard,真没写过什么。名字巧合吧。
关于为何100MHz带宽的示波器为何只能测20MHz的信号我们慢慢讨论。
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| | | | | 竟然敢在这里卖关子?
如何定义你的“能,不能”?
100MHz是什么信号?
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| | | | | | | 大师嘲笑我卖关子啊,怎敢。
信号为为正弦波,大师有何高见不妨说来听听。
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| | | | | | | | | 我的见不及你的高,还是你说吧,你不说,关子就没人买了。
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| | | | | | | | | | | 这就是大师的不是了,我是知无不言,言无不尽的,口无遮拦,大师莫介意。但大师可不能 “按下不表” 啊。
大师觉得100MHz带宽的示波器最高输入信号的频率应该能达到多高?也是100MHz?当然前提是示波器能正确测量,要不你输入1000MHz的信号示波器也不会烧。
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| | | | | | | | | | | | | 如果要准确的话,1MHz的正弦也不能。
示波器就像一个低通滤波器,100MHz是它的3db带宽,1V的100MHz的正弦信号,只会测得0.707V。
说20MHz的,当然也测不准,有多不准,就要看低通通带的特性了。
一般手册只给出DC的Accuracy. |
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| | | | | | | | | | | | | | | 说得是没错,但这样一说似乎示波器没有用了,100MHz的带宽连1MHz都测不准那如何是好?我觉得讲准不准肯定不能讲绝对值准不准,而是认为在示波器手册中规定的准确度的前提下测量得到的数据都算是准的。
其实这个问题并不是研究示波器测量究竟有多准,而是希望通过讨论对正确使用示波器能有个大概的认识即可,我估计会有不少人不太清楚示波器的带宽问题。因此抛砖引玉,通过讨论肯定会有所获。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 我觉得带宽100MHZ,虽然是-3db点的,只是影响信号幅值而已,但只要示波器采样率高的话是可以采集测量的。
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| | | | | 测量100MHz正弦波应该没有问题吧?问题是我们做开关电源的通常的测量对象总是方波,特别是比较关心上升沿和下降沿,对于沿来说,就远不是100MHz的反应时间了。
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| | | | | | | 测量100MHz正弦波也是不行的。简称带宽,实际应该称为-3db带宽,后续我们再详细讨论。
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| | | | | | | | | 带宽100兆一般采样率不是有1G么?我想是可以测量的。
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| | | | | | | | | | | 带宽和采样率没有直接的联系,因此不可以用采样率来判断带宽。带宽100KHz其采样率可高可低,高可以做1G,低可以做0.5G什么的,都没有问题,采样率是表示每秒采样的点数,比如1GS/S,而带宽是频率,两者单位都不同不是一个概念。
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| | | | | | | | | | | | | 两个是没直接关系,但采样率是会影响信号还原能力的。
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| | | | | 先看一下厂家是怎么说的,摘自 tektronix (泰克)的《深入了解示波器》一文。
再看看以下几个波形,分别为100KHz、1MHz 和 10MHz 的方波,示波器为Tektronix的TDS-3014B,100MHz带宽。
很明显当输入方波为10MHz时波形已严重失真。由于我信号发生器的最高频率为10MHz,因此无法用更高的频率测试,但是基本上已能说明问题,100MHz带宽的示波器测量10MHz的方波已不能胜任。
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| | | | | | | 如果示波器没问题,或灵敏度档没选错,真怀疑你的Probe是低频响应的。
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| | | | | | | | | Tektronix TPP0101 Oscilloscope Probe 100MHz 300V,大师觉得很差吗?
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| | | | | | | | | | | 波形失真会有些,但不至于这样。
很好的probe,有无校正过?SigGen输出口/cable是不是需要个50欧的Termination ?
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| | | | | | | | | | | | | 换了个探头,P6139B,如图,500MHz带宽,价格不非,500美金一个探头,测量结果完全一致,因此探头不是主要的,另外探头校准主要是精度,与波形形状应该没有太大的关系。
信号源也不会有问题, Agilent 的 33210A。
示波器阻抗如果换成50 Ohm,波形一塌糊涂,因此也不是阻抗有问题。
信号源输出10MHz的正弦波,波形很好。
有此可见,波形很关键。
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| | | | | | | | | | | | | | | 最后一试,用BNC插 50欧 Coaxial cable 直接连起SigGen和Scope 。
看你15楼第3张图,似乎整个链的BW只有20MHz左右。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | BNC头直接连接信号源和示波器测量得到的波形惨不忍睹,如图。不过这也是预期的,1X的倍率只能测量直流或低频,用来观察低频、mV级纹波,1X的带宽非常低。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 示波器是不是用50欧输入阻抗?Cable 50欧 ?1MHz 波形怎样?
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 先说明一点,cable(同轴电缆)只有两种,50欧姆和75欧姆,75欧姆用在电视上的,因此这个cable是50欧姆的。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 也有95欧的Coaxial,比较少见。总之全部50欧,包括BNC。(BNC也分50和75欧的。)
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 50 Ohm, 1MHz, DC coupling
50 Ohm 1MHz AC coupling
从第一张图可以看出如果用了探头对波形的影响还是蛮大的。
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| | | | | | | 这个会不会是函数发生器的连接线问题或者示波器探头的问题而导致的失真?
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带宽正好是20MHz,网上查询的结果也说大家都遵循5倍频法,既示波器所需带宽=被测信号的最大频率x5。
如果测量是准确的,那么5倍频的说法是不是在忽悠外行人呢?
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| | | | | | | | | 示波器显示的上述波形的带宽应该不是20MHz,5倍最高频率的说法也应该不会是忽悠人的。
我们先看看带宽的定义:IEEE 1057 defines electrical bandwidth as the point at which the amplitude of a sine wave input is reduced by 3 dB (approximately 30%) relative to its level at a lower reference frequency。
也就是说,带宽是指当输入信号为正弦波时,将频率不断提高,随输入信号的频率不断提高,示波器上显示的幅值会慢慢降低,当到其幅值降低3db时,这时的输入频率就是带宽。
换句话说,100MHz带宽的示波器,输入100MHz的正弦波(定义中强调的是正弦波。)这时示波器上的显示的幅值只有70%左右的原始幅值,即输入1V的正弦波显示只有0.7V左右。通常我们说的带宽应该说成-3bd带宽比较容易理解。
上面三个图,如果示波器带宽是20MHz,输入10MHz时波形高度一定会降低一些,但波形高度一样没有变,与100KHz和1MHz的高度一致。因此不会是20MHz带宽。
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| | | | | | | | | | | 是的输入信号一定是要按正弦波来考虑,现在的问题是您没有能超过20MHz的频率正弦波发生器,接近或超过20MHz的正弦波才能看出高度的变化。频率从另一个角度考虑也反映了信号的“斜率”,上升、下降速率。
看这张图这是不同带的宽示波器对于方波信号的测量结果,反过来从这张图的上升斜率也大概的能反推出最大带宽,上面的那张图就是按这个原理反推的最大20M带宽。
还有您上面的三张图如果时间轴都设置为相同单位(每格40ns),上升沿应该都是一样的。
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| | | | | | | | | | | | | 这张图测量什么样的信号从而出现三种不同的斜率及幅值? |
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| | | | | | | | | | | | | | | 测的是同一方波信号,三台不同带宽的示波器。
不过我用方波测试时显示的斜率大概同25-30MHz的正弦波接近,不及60MHz正弦波的斜率大,具体原因还不清楚。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 没有理解方波如何同正弦波比较,我想问的是上述图中的原始波形的上升速度是多少?频率是多少?如果不知道这两个参数这三个波形图很难说明什么。
另外这三个波形图是重新画过的,原始的是这样的,由于不知道原始波形的参数因此这三个波形很难评价。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 阶跃信号和方波信号是不同的概念哦。
那篇文章同样没有写明被测信号的频率或波形的上升时间等。没有被测波形的这些数据就下这个结论很不妥当,读者会以为任何波形用不同的示波器进行测试结果会大不一样,这就有所误导了。
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方波和阶跃信号只针对上升延来说没有什么区别吧?对于被测信号来说边沿越陡、上升时间越短越好,越接近理想的阶跃信号。被测信号的频率应当是没什么关系的,1Hz和100MHz的方波(阶跃信号)上升时间是一样的。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 我强调的是两个信号的概念不一样,最好不要混用。
阶跃信号是单次的,而方波是重复的。测量方波需关注测量设备的带宽,而测量阶跃信号则更需关注测量仪器的上升时间,因此还是有些区别的。当然对示波器来讲带宽高意味着上升时间短。另外那张图三个曲线没有提及被测波形的任何参数,会给人造成错觉,似乎带宽高和带宽低的示波器测量同一个信号会有非常大的区别一样。
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| | | | | | | | | | | “示波器所需带宽=被测信号的最大频率成分x5”
10MHz交流方波是多个谐波组成的,10,30,50,70..1010....MHz,它的最高频率成分是无穷大,所需示波器BW应该也是无穷大的,当然这个不可能,不过谐波频率越高的,分量越小,还是可以忽略的。
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| | | | | | | | | | | 网上找到一点资料,100M带宽示波器是可以测量100M正弦信号的。
一台是50M带宽的普源DS1052E,一台是破解到100M带宽的普源DS1054Z
用信号发生器输出两路100Mhz,1V正弦波信号,50M的DS1052E同样可以测到这个100M信号
但两台示波器测得的电压值是不同的,可以明显看到50M的DS1052E测得的电压值由于带宽不足而衰减到500多mV,破解到100M的DS1054Z测得的值在0.744V左右。根据示波器带宽在-3DB的定义,100M带宽示波器测100M信号,测得电压值大于0.707,则说明带宽大于100M,由此看出DS1054Z破解成100M的DS1104Z,实际带宽是大于100M的
http://v.youku.com/v_show/id_XNzg5MDg1MjU2.html
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| | | | | | | | | | | | | 刚才去实际验证了一下,可惜示波器的表笔太差,输入信号为峰峰值1V的正弦信号,当频率大于5MHz后就开始衰减,10MHz后峰峰值衰减到0.8V,20MHz时峰峰值已经衰减至0.48V。(DS1102E示波器,100MHz带宽)
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 是用的1x,换成10x后果然不一样了
我这边的信号发生器最大频率只能到60MHz,输入的是1V、60MHz正弦波信号,示波器显示的也在1V左右,如果输入的是100MHz信号应该也不会衰减太多。
表笔用1x档,频率从低到高变化,显示的幅值一直呈衰减状态。表笔用10x档,频率从低到高,显示的幅值变化不大(实验的情况是先大后小,在50MHz时最大为1.3V)
表笔1x和10x的区别从网上查的资料
不同表笔的响应速度
示波器探讨资料
示波器探头.pdf
(161.07 KB, 下载次数: 145)
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| | | | | | | | | | | | | 您举的例子已说明测量误差很大了,幅值严重降低,为什么结论还是“100M带宽示波器是可以测量100M正弦信号的”呢?
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| | | | | | | | | | | | | 你说的没错啊,100M的示波器肯定可以测100MHZ的正弦波,但是要是标准的正弦波才行,你给个100MHZ的方波测出来也差不多成正弦波了,
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| | | | | 数字示波器的常用类型。
估计很少有人会注意到自己所使用的数字示波器的类型,常用的示波器分为DSO和DPO,DPO的性能远远高于DSO。
DSO = Digital storage oscilloscopes
DPO = Digital phosphor oscilloscopes
DSO 使用串行处理机制而,而 DPO 采用并行处理机制来提供更高的波形捕获速率,
DSO
DPO
DSO每秒钟可以捕获10到5000个波形,而DPO每秒可捕获数百万个波形,其优势不言而喻。
DPO
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| | | | | | | | | | | 有的型号不是DPO的吧。对于楼主提出的这个疑问我还是觉得带宽100MHZ是可以测量到100MHZ信号的,
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| | | | | 基础知识欠缺!采样定理都这么多年了,还有人从各种角度质疑。
能还是不能,该去学一下数字信号处理。
友情提示一下,内容也不多,采样定理,离散信号,数字滤波,信号内插。
如果还打算拿100m方波来说事的,那就再学一下数学,泰勒变换。
致于你的实验,我想问,你的函数发生器真的能输出10m的方波吗?这么高级的仪器也给咱们见识一下!
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| | | | | | | 不知这位 jinggx 从何处看出我质疑采样定理了,如果认为我讲的示波器带宽需5X的被测信号就是质疑采样定理,那么这位 jinggx 实际在质疑Tektronix,对采样理论也仅一知半解。 |
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| | | | | | | | | 为何示波器带宽需要5X信号带宽?这可以用傅里叶变换来说明,以方波为例,如下:
傅里叶变换说得很清楚,任何波形均可由正弦波合成。输入信号如果是方波为了在示波器上尽量不失真还原显示则示波器的带宽至少要5倍的信号带宽,如果示波器带宽和信号带宽一样会有什么后果?方波变成了正弦波,如下面左图所示,100MHz的方波用100MHz的示波器测量,右图为500MHz示波器,基本能还原方波。
当然如果示波器带宽更高则能还原的波形质量越好,方波经傅里叶变换后在频谱上可以看出还有7f1、9f1 ...等等,其中f1位基频,其余的为谐波。对于一般的测量高于5f1的谐波由于幅值很小因此可忽略,但对于EMI分析,这些谐波则不能忽略。
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| | | | | | | 感谢 jinggx 建议该去学一下数字信号处理,同时也感谢 jinggx 的友情提示,什么 采样定理,离散信号,数字滤波,信号内插,等等,听上去很高大上,不过对我们讨论的示波器带宽和采样率没有什么卵用。
示波器的带宽是模拟部分,不是数字信号,如图所示:
示波器的采样也是对模拟信号的采样,AD转换后才是数字信号,如图所示:
数字信号处理是对存储器中采样得到的信号进行处理,比如示波器上可以显示平均值、有效值、最大值、最小值等等,这都是一种数学运算,与测量无关,这一部分对用户来说都是透明的。
示波器对信号的采样通常都是定时采样,采样时间间隔dT越短则还原的波形越好,也就是说采样率越高越好。如下图所示,
示波器带宽和采样率没有必然的联系,带宽是指多少高的频率的信号可以进入到AD转换端,而采样率是指对进入到AD端的信号用每秒多少次进行采样。如上面第一图和第三图
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| | | | | | | 至于jinggx说方波信号要学一下泰勒变换这就很扯谈了,只知道傅里叶变化,泰勒级数,还没有听说过有什么泰勒变化,即便是泰勒级数不知在方波测量中有何卵用。
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| | | | | | | 对于 jinggx 的质疑: “我想问,你的函数发生器真的能输出10m的方波吗?这么高级的仪器也给咱们见识一下!”
我想说这有点少见多怪了,15楼已贴出示波器测量得到的波形,21楼已贴出实物照片,并且信号源上频率都显示得很清楚,型号也已给出 Agilent 33210A。这还不够吗?
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| | | | | | | 这篇文章估计年代久远了,比如文中提到:
实际上现在差分探头带宽远远高于100MHz,如下截图所示
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| | | | | | | | | 前辈好,我有一事想请教:我最近需要测某电源mos管的DS波形,无奈漏感太大尖峰太高,超过了我的示波器量程。在抽屉找到了一种汽车点火线路探头专用衰减器。在淘宝搜一下是汉泰的:
,而且这种衰减器上面写着10MHz带宽,不知道能不能测量速度很快的尖峰?
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| | | | | | | | | | | 不可取。测MOS管的尖峰总是带宽高一点好,10MHz的带宽测量MOS管尖峰测不准,一是波形斜率不对了,比如很陡的尖峰会变成较平坦,二是峰值电压测不准,比如800V的尖峰可能会只有700V,这样会导致误判。
我们看10X无源探头的内部结构:
10:1的探头实际上就是在探头内部有一个9M电阻,和示波器的输入端电阻1M形成分压,因此如果你的量程不够可以在探头前面再加一个10M电阻就成了20:1 的探头,带宽应该基本不变。
如果你的探头原来是1:1的,则加一个9M电阻即可,10pF电容不一定需要。
加了电阻后用示波器的1KHz信号源测一下看看,如果没有以下这种失真就可以用了。
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