示波器百集实操视频之84：示波器的带宽

　　本期视频我们跟大家详细介绍示波器的带宽问题。

　　带宽概念的基本介绍

　　带宽对示波器来说是个非常重要的指标。那我们平时所说的带宽到底是个什么概念呢？带宽是指示波器模拟前端的模拟带宽。它的大小直接决定了示波器对信号测量能力的高低。

　　具体得说，示波器带宽是指示波器测得正弦波的幅度不低于真实正弦波信号3dB幅度（即真实信号幅度的70.7%）时的最高频率，也称-3dB截止频率点。随着信号频率的增加，示波器对信号的准确显示能力都将会下降。

　　图1  幅频特性曲线

　　当被测正弦波的频率等于示波器的带宽时（示波器放大器为高斯响应），可知测量结果误差大约为30%。如果使测量误差降为3%，则被测信号的频率应比带宽要低很多。例如，用带宽为100MHz的示波器测量频率为100MHz，幅值为1Vpp的正弦波信号，最终屏幕上显示出来的信号为100MHz，幅值为0.707Vpp的正弦波波形，这还只是正弦波的情形。由于大多数信号比正弦波要复杂的多，因此，我们在选择示波器的时候，为达到一定的测量精度，使用示波器通用的法则即通常所说的5倍准则：示波器所需带宽=被测信号的最高频率成分×5。

　　正确选择带宽

　　由于复杂波形的信号由各种不同谐波的正弦波信号组成。

　　而且这些谐波构成的带宽可能很宽，当带宽不够时，高次谐波分量就不会有效放大（被阻碍或衰减），可能会造成幅度失真，边缘消失，细节数据丢失等等，这时测量出来的信号特性如响铃与振鸣等都会没有任何参考价值。

　　所以对于不同频率的信号测量，带宽的正确选用是非常重要的。当测量高频信号时，如测量27MHz的晶振时，应使用示波器的全带宽测量，按下通道控制软键，将带宽限制设为关闭。

　　图2  全带宽测量晶振（正确）

　　图3  20MHz带宽限制测量晶振（错误）

　　若是开启带宽限制，即带宽限制设为20MHz，则晶振波形会失真，测量也就没有价值。

　　当测量低频信号时，需要设置带宽限制，将高频信号干扰滤除，使有用信号显示得更加清晰。

　　带宽与上升时间

　　提到带宽，就不能不提上升时间了，上升时间通常定义为信号幅值从最大稳态值的10%变化到90%对应的时间。当然，在ZDS2022示波器中，您可以打开Measure(测量)菜单，选择阈值设置，设置“较低”和“较高”两个值，调整上升下降时间的电平测试区间，如20%~80%，可以实现对信号上升时间的电平测试区间的自定义设置。

　　图4  上升时间

　　示波器的带宽可直接表现出它所能测量信号的最小上升时间，从指定的带宽可以评估示波器系统的上升时间，可以用：Tr （上升时间）=0.35/ BW（带宽）（1GHz以下示波器）的公式计算。

　　这里的0.35是示波器带宽与上升时间（一阶高斯模型时的10%-90%上升时间）之间的比例系数。根据上面的公式，若示波器的带宽为200MHz，可计算得Tr =1.75ns，也就是最小可观察的上升沿时间。