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揭开测验丈量的小秘密——每周一考【第1周】

1、针对某一特定被测信号,是否是所用实时示波器系统带宽越高,量测精度越高?2、目前的示波器校准仪只能工作到64GHz带宽,目前有大量示波

1、针对某一特定被测信号,是否是所用实时示波器体系带宽越高,量测精度越高?

2、现在的示波器校准仪只能工作到6.4GHz带宽,现在有许多示波器带宽现已超越6GHz,乃至60GHz , 这样的高带宽实时示波器,怎样进行计量?

3、针对某一特定被测信号,是否是所用实时示波器采样率越高,量测精度越高?

——————–我是答案分界线——————————-

问题1:针对某一特定被测信号,是否是所用实时示波器体系带宽越高,量测精度越高?

答案(安捷伦科技杜吉伟供给):这个问题分两部分,一个是要满足,另一是满足今后是否越高越好。首要,咱们来看多少带宽算是满足,业界撒播多种版别核算所需实时示波器带宽,这儿要阐明的是,不论有多少个经历规律或公式来预算所需示波器带宽,示波器带宽的界说没有变,便是输入一个正弦波,坚持起伏不变,添加信号频率,当示波器上显现的信号是实践信号起伏的70.7%(即3dB衰减)的时分,该对应的频率就等于示波器带宽。

版别1 ,运用被测正弦波号频率来核算所需示波器带宽。假如被测信号是正弦波,则所需示波器带宽是其频率的3倍,或许所示波器自身的上升时间应该比被测正弦波信号快3倍。由于前期的示波器,不论是模仿示波器,仍是数字示波器,其频率响应都是高斯频响,示波器自身带宽的界说是0.35/Tr , Tr为示波器自身的上升时间(10%~90%)。示波器自身的上升时间要比被测目标快3倍,因而人们在很长一段时间内运用用公式,示波器带宽= 0.35/Tr x 3,这个公式的Tr指的是被测信号的上升时间(10%~90%) 。这种说法假定前提条件,便是示波器是高斯频响,被测信号是正弦波,在日常工作中,有时会忘掉或疏忽该前提条件(这也在示波器计量范畴引起对所需阶跃信号边缘速度的争议或误解)。

版别2 ,运用被测信号方波或时钟信号频率来核算所需示波器带宽。假如被测信号是方波或时钟信号,人们认为示波器带宽因该至少能够调查到5次谐波。这种说法相同存在假定前提条件,便是被测方波信号的5次谐波能量仍在示波器本底噪声之上,而7次谐波在淹没在示波器本底噪声中,问题是,这一点怎样来确认,比方PCI-E 3.0 的信号速率是8Gbps,基波是4GHz,五次谐波是20GHz,那么PCI-E 3.0的测验必定需求20GHz 带宽吗?答案是假如其5次谐波能量很小,落在你所用的示波器本底噪声之下,你用20GHz带宽示波器依然调查不到5次谐波。

版别3,运用被测信号的最快上升时间来确认所需示波器带宽。这是准确量的公式,因没有特定的假定前提条件,适用于更多的场合。该公式出自Howard W Johnson 的一本书《High Speed Digital Design — A handbook of Black Magic》,假定您能够承受3%的丈量差错,被测信号给出10%~90%的上升时间,则公式是 示波器带宽 = 0.5/Tr x 1.4 ,若给出的上升时间是20%~80%,则公式是示波器带宽 = 0.4/Tr x 1.4 . 概况可拜见技能文章http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-5733CHCN.pdf

回到问题自身,假如示波器带宽超越所需的实践带宽,丈量的精度会变得更好吗?答案是取决于你怎样用,假如你用的是示波器的满带宽,丈量精度只会变地更差;假如你运用该示波器的带宽约束功用,则丈量精度有或许变得更好或不变。这是由于一切示波器都有本底噪声,其间白噪声占很大比重,白噪声自身是无限宽带噪声,示波器带宽越大,进来的噪声也越多,然后使得丈量精度越差。因而大多高端示波器都支撑带宽约束功用(有时也称作降噪功用),能够将示波器带宽下降,典型的运用如电源噪声测验,工程师有时会成心将示波器带宽约束设置为20MHz,而不是用其满带宽设置,另一个比方是USB2.0的测验,USB-IF主张运用2.0GHz带宽示波器,假如你可巧有一个8GHz示波器,有时机发现,2.0GHz带宽示波器测验通过的状况,而用该示波器测验不通过,而你将该示波器带宽约束为2.0GHz,测验又通过了。 那么会不会呈现,将25G Hz带宽约束到2.0GHz带宽丈量成果比运用一台2.0GHz带宽更准确呢?有或许,假如你的25GHz示波器是低噪声半导体工艺示波器,比方DSOX92004A 或DSOX92004Q ,其选用磷化铟半导体工艺,相同带宽约束下,其本底噪声是一切示波器中最底的。现在选用磷化铟技能的示波器,最高目标是实时带宽63GHz,DSOX96204Q ,于2012年4月,由安捷伦科技推出。

问题2、现在的示波器校准仪只能工作到6.4GHz带宽,现在有许多示波器带宽现已超越6GHz,乃至60GHz , 这样的高带宽实时示波器,怎样进行计量?

答案(安捷伦科技杜吉伟供给):现在实时示波器最高带宽是安捷伦科技推出的63GHz示波器,除了这款63GHz带宽实时示波器外,市面上的示波器带宽有50GHz, 33GHz, 30GHz, 28GHz ,25GHz , 20GHz , 16GHz, 13GHz , 12GHz, 8GHz等,示波器的计量参数有许多,有许多不会跟着示波器带宽改变而改变,有两个项目的计量确实会跟着带宽提高而改变,包含-3dB带宽和示波器上升时间。-3dB带宽能够运用扫频信号源,比方安捷伦科技的PSG, 可输出高达67GHz的正弦波。上升时间的计量则可运用安捷伦科技供给的N2806A阶跃产生器,安捷伦科技内部便是运用该阶跃产生器计量其示波器产品的,该产品的详细信息,可拜见http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5991-0263EN.pdf,其间也介绍了怎样结合精细电缆(PrecisionProbe)软件来消除计量中所用电缆或探头带来的差错。 这儿面有一点和我们共享一下,对高斯频响示波器,撒播一个说法,示波器的上升时间应该是被测目标的3倍,该说法不适用于现代高端实时示波器,由于他们的频响都不是高斯频响,大多是最大平整度频响,或许介于高斯和最大平整度频响之间。

问题3:针对某一特定被测信号,是否是所用示波器采样率越高,量测精度越高?

答案(安捷伦科技杜吉伟供给):示波器的采样率首要要够,也便是说,对高斯频响示波器,其采样率应该是带宽的4倍或以上,对最大平整度频响示波器,其采样率应该是带宽的2.5倍或以上(典型产品举例,安捷伦DSOX3104A 1GHz带宽示波器,采样率由 5GSa/s采样下降为2.5GSa/s采样,仍可确保1GHz带宽),对高斯频响的7104B系列示波器,其采样率由4GSa/s降为2GSa/s,则实时带宽也会从1GHz降到500MHz。

其次,并不必定是采样率越高,量测精度越高。这时由于,采样率较高的状况下,要做到采样等距离不是件简单的工作,在有些状况下,状况正好相反。下图给出三种不同的实例。

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