上升的時間和示波器探頭的帶寬的關(guān)系

1、上升的時間和示波器探頭的帶寬的關(guān)系所有的科學(xué)測試設(shè)備都有它的局限性，當(dāng)我們使用示波器來測量數(shù)字信號時，我們也應(yīng)了解示波器的局限性，這樣我們才有可能對測試的結(jié)果進行合理的分析?，F(xiàn)在我們先講述幾個基本的概念名詞，以方便對本文的閱讀：上升/下降時間(Rise/FallTime:信號從低電平跳變?yōu)楦唠娖剿枰臅r間，通常是量度上升/下降沿在10%-90%電壓幅值之間的持續(xù)時間，記為Tr或T10-90。2.1上升的時間和示波器探頭的帶寬一般示波器系統(tǒng)的三個基本的制約因數(shù)為：靈敏度不足、允許輸入電壓的范圍不夠和帶寬的限制。對我們而言最嚴(yán)重的限制應(yīng)該是帶寬不夠。在信號處理的過程中，低帶寬的探頭將濾除被測信號

2、的高頻分量。從示波器上觀察上升沿信號，具顯示出的上升沿的時間示波器系統(tǒng)的組合上升時間，其值是示波器各個器件引起的上升時間平方和的方根值?？梢允褂孟旅娴谋磉_式來表示：Trisecomposite=(T12+T22+TN21/2舉個例子，最簡單的情況下，示波器系統(tǒng)有輸入信號、探頭、垂直放大器組成，輸入信號的上升時間為t1,經(jīng)過示波器探頭后其上升時間變?yōu)?t12+t221/2，再經(jīng)過垂直放大器后其上升時間變?yōu)?t12+t22+t321/2。其中,t2和t3是由探頭和垂直放大器引入的，當(dāng)然實際的情況比這個還要復(fù)雜，后面還會講到。那示波器探頭和其他的示波器配件到底能引起多大的上升沿的時間變化呢？這就和示

3、波器和探頭的帶寬息息相關(guān)了。一般的情況下，示波器探頭的產(chǎn)家給出3db帶寬的指標(biāo)或者RMS帶寬的指標(biāo)，這些指標(biāo)決定了示波器在測量時所引入的上升沿的時間誤差。其關(guān)系如下：T10-90=0.338/F3db。T10-90=0.361/FRMS。舉一個例子：比如我們現(xiàn)在使用的示波器TDS3052，其使用的示波器探頭是P6139A,其帶寬都是500MhZo如果使用它來測量一個上升沿為2ns的上升沿的信號，它實測結(jié)果將是：Trscope=0.338/500Mhz=0.676nsTrprobe=0.338/500Mhz=0.676nsTrsignal=2ns那么示波器顯示的結(jié)果將是：Tdisplayed=(

4、0.6762+0.6762+22=2.217ns同樣，如果我們使用另外一臺示波器TDS380,帶寬為400Mhz，其使用的示波器探頭的是P6111B,帶寬為200Mhz。測試一個上升沿為2ns的信號，它的實測結(jié)果將是：Trscope=0.338/400Mhz=0.845nsTrprobe=0.338/200Mhz=1.69nsTrsignal=2ns那么示波器顯示的結(jié)果將是：Tdisplayed=(0.8452+1.692+221/2=2.751nsR上面的例子可以看出示波器和探頭的帶寬對信號上升沿和下降沿的有巨大的影響。如果信號的上升沿和下降沿很陡，就算是信號的數(shù)據(jù)率比較低那怕是1hz,示波器也無法如實反應(yīng)它。也建議大家在測試邊沿比較陡的信號是請使用TDS3052示波器。對于TDS380這樣的示波器，如果我們想準(zhǔn)確的知道信號的10%-90%的上升時問，就必須通過推算的方法得到。比如如果示波器顯示波形的上升沿是2.2ns那么他的實際上升沿時間是:Tactual=(2.22-1.692-0.84521/2=1.127ns當(dāng)然上面都是理論的計算，實際測試是情況將會更糟。因為上面僅僅考慮的帶寬對測試的影響。那還有那些因素對測量會造成影響呢？請繼續(xù)往下看。下面隨便介紹一下，幾種濾波器的上升沿時間