再谈带宽（2）

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我们知道，带宽的限制对信号的捕获会带来下面的影响： 1 ，使被测信号的上升沿变缓。 2 ，使信号的频率分量减少。 3 ，使信号的相位失真。那么， “ 对于 5MHz 的时钟信号，需要用多少带宽的示波器来测量？ ” 这是我在培训时常问的一个问题。我很少能得到令我满意的答案，很少有工程师反问我： “ 这 5MHz 的时钟信号是方波还是正弦波，如果是方波，其上升时间是多少？ ” 我常得到的回答是，“ 100MHz 带宽就足够了，示波器带宽通常是被测信号频率的 3-5 倍， 100MHz 余量很大了。 ” 图 13 显示了 5MHz 的方波信号在不同带宽时测试出的波形。其中， M1 和 M2 是分别在 6GHz 和 1GHz 时波形， C3 是带宽限制到 200MHz 的测试结果。图 14 显示在带宽限制到 200MHz 时测量出的 5MHz 的上升时间均值为本 1.70357ns ，而图 15 显示的是在 6GHz 带宽时的上升时间为 873.87ps 。这表明，对于 5MHz 的时钟，因为其上升时间比较快，最好用 1GHz 以上带宽的示波器来测量其上升时间， 200MHz 时其上升沿变缓 ; 1GHz 带宽和 6GHz 带宽对于测试 800ps 的上升时间结果几乎一样。对于 USB2.0 信号的测试，需要多少带宽？对于 PCI-E G2 信号的测试需要多少带宽？对于电源测试，需要多少带宽？对于 1000Base-T 信号的测试，需要多少带宽？对于 10Gbps 的背板测试，需要多少带宽？ …… 我们常要回答这些问题。下面的三条规则就是我们的回答。
1，首先取决于您需要测试的信号类型及您希望的测试准确度。
2，对方波信号，最重要的因素是上升时间。任何一方波信号都可以通过傅立叶变换分解成 N 次的谐
波能量之和。 N 等于多少时，被测信号的能量就接近为零？这取决于上升时间！这在 Peter 的白皮书中也有非常详细讨论。
3，对串行数据信号而言，数据比特率和上升时间是最重要的两个因素。有一个非常好的评估准则是：
示波器的带宽 > 1.8 X 信号比特率 . 在这个准则下，如果被测信号的上升时间 >20%UI, 那么 1.8 关系的带宽能捕获信号能量的 99%. 下面的图表给出了不同的上升时间和带宽之间的关系。