1、帶寬是大多數工程師在選擇一款示波器時首先考慮的參數。本文將為您提供一些有用的竅門，教您如何為您的數字和模擬應用選擇適宜的示波器帶寬。但首先，我們先看看示波器帶寬的定義。示波器帶寬的定義所有示波器都表現出如圖1所示的在較高頻率處滾降的低通頻率響應。大多數帶寬參數在1GHz及以下的示波器通常表現為高斯響應，即具備約從-3dB頻率的三分之一處開始緩慢滾降的特性。而那些帶寬規格超過1GHz的示波器通常那么具備最大平坦頻率響應，如圖2所示。這種頻響通常表現為帶內響應較平緩，而在約-3dB頻率處滾降較陡。示波器的這兩種頻率響應各有各的優缺點。具備最大平坦頻響的示波器比具備高斯頻響的示波器對帶內信號的衰減較

2、小，也就是說前者對帶內信號的測量更準確。但具備高斯頻響的示波器比具備最大平坦頻響的示波器對代外信號的衰減小，也就是說在同樣的帶寬規格下，具備高斯頻響的示波器通常具備更快的上升時間。然而，有時對帶外信號的衰減大有助于消除那些根據奈奎斯特標準(fMAXfS)可能造成混迭的高頻成分。關于奈奎斯特采樣理論更深化的討論，請參看安捷倫應用筆記1587(AgilentApplicationNote1587)。不管您手頭的示波器具備高斯頻響、最大平坦頻響還是介于二者之間，我們都將輸入信號通過示波器后衰減3dB時的最低頻率視為該示波器的帶寬。示波器的帶寬和頻響可以利用正弦波信號發生器掃頻測量得到。信號在示波器-

3、3dB頻率處的衰減轉換后可表示為約-30%的幅度誤差。因此，我們不能奢望對那些主要的頻率成分接近示波器帶寬的信號進展準確測量。與示波器帶寬規格嚴密相關的是其上升時間參數。具備高斯頻響的示波器，按照10%到90%的標準衡量，上升時間約為。具備最大平坦頻響的示波器上升時間規格一般在范圍上，隨示波器頻率滾降特性的陡度不同而有所差異。但我們必須記住的是，示波器的上升時間并非示波器能準確測量的最快的邊緣速度，而是當輸入信號具備理論上無限快的上升時間(0ps)時，示波器可以得到的最快邊沿速度。盡管實際上這種理論參數不可能測得到，因為脈沖發生器不可能輸出邊沿無限快的脈沖，但我們可以通過輸入一個邊沿速度為示波

4、器上升時間規格的3到5倍的脈沖來測量示波器的上升時間。B d -3UO_3U 患5xfclk確定示波器帶寬的一個更準確的方法是根據數字信號中存在的最高頻率，而不是最大時鐘速率。數字信號的最高頻率要看設計中最快的邊沿速度是多少。因此，我們首先要確定設計中最快的信號的上升和下降時間。這一信息通常可從設計中所用器件的公開說明書中獲取。第一步：確定最快的邊沿速度然后就可以利用一個簡單的公式計算信號的最大實際頻率成分。HowardW.Johnson博士就此題目寫過一本書？高速數字設計？。在書中，他將這一頻率成分稱為拐點頻率(fknee)。所有快速邊沿的頻譜中都包含無限多的頻率成分，但其中有一個拐點(或稱

5、“knee,)，高于該頻率的頻率成分對于確定信號的形狀就無關緊要了。第二步：計算fkneefknee=0.5/RT(10%-90%)fknee=0.4/RT(20%-80%)對于上升時間特性按照10%到90%閥值定義的信號而言，拐點頻率fknee等于除以信號的上升時間。對上升時間特性按照20%到80%閥值定義的信號而言(如今的器件標準中通常采用這種定義方式)，fknee等于除以信號的上升時間。但注意不要把此處的信號上升時間與示波器的上升時間規格混淆了，我們這里所說的是實際的信號邊沿速度。第三步就是根據測量上升時間和下降時間所需的準確程度來確定測量該信號所需的示波器帶寬。表1給出了對于具備高斯頻

6、響或最大平坦頻響的示波器而言，在各種精度要求下需要的示波器帶寬與fknee的關系。但要記住的是，大多數帶寬規格在1GHz及以下的示波器通常都是高斯頻響型的，而帶寬超過1GHz的通常那么為最大平坦頻響型的。表1:根據需要的精度和示波器頻率響應的類型計算示波器所需帶寬的系數第三步：計算示波器帶寬下面我們通過一個簡單的例子進展講解：?對于在測量500Ps上升時間（10-90%）時具有正確的高斯頻率響應的示波器，確定其所需的最小帶寬?假設信號的上升/下降時間約為500Ps（按10%到90%的標準定義），那么該信號的最大實際頻率成分（fknee）就約為1GHz。?fknee=（0.5/500ps）=1G

7、Hz假設在進展上升時間和下降時間參數測量時允許20%的定時誤差，那么帶寬為1GHz的示波器就能滿足該數字測量應用的要求。但假設要求定時精度在3%范圍內，那么采用帶寬為2GHz的示波器更好。20%定時精度：小波器帶寬=3%定時精度：小波器帶寬=下面我們將用幾個帶寬不同的示波器對與該例中的信號具備類似特性的一個數字時鐘信號進展測量。不同帶寬示波器對同一數字時鐘信號的測量比較圖3給出了利用Agilent公司帶寬為100MHz的示波器MSO6014A測量一個邊沿速度為500Ps（從10%到90%）的100MHz數字時鐘信號得到的波形結果。圖3從圖中可以看出，該示波器主要只通過了該時鐘信號的100MHz

8、根本頻率成分，因此，時鐘信號顯示出來大約是正弦波的形狀。帶寬為100MHz的示波器對許多時鐘速率在10MHz到20MHz范圍的基于MCU的8bit設計而言可能非常適宜，但對于這里測量的100MHz的時鐘信號就明顯不夠了。圖4給出了利用Agilent公司500MHz帶寬的示波器MSO6054A測量同一信號的結果。U1occr/3IIr0.0s5,0。%Auroi4.07LLTUL-L一一1一二1_一一L_y11411,11,f111廠；L一.廠）1產|H|1酗Q750psSCLXC4?pSelectRiserMeasureR帝1ClearMeas_Thresholds圖4從圖中可以看出，該示波器

9、最高能捕捉到信號的5次諧波，這恰好滿足了我們在前面給出的第一個經歷建議。但在我們測量上升時間時發現，用這臺示波器測量得到的上升時間約為750Ps。在這種情況下，示波器對信號上升時間的測量就不是非常準確，它得到的測量結果實際上很接近它自己的上升時間（700ps）而不是輸入信號的上升時間（接近500ps）o這說明，假設時序測量比較重要，那么我們就需要用更高帶寬的示波器才能滿足這一數字測量應用的要求。換用Agilent1-GHz帶寬的示波器MSO6104A之后，我們得到的信號圖像（見圖5）就更準確了log/9FO.OS5.001/AuwiH425r強出!螞一些_里999M也處醺呼kSourceeSe

10、lect：MaasureCtearTlire-stioldJ_媽Rise川崢圖5在示波器中選擇上升時間測量后，我們得到的測量結果約為550Ps。這一測量結果的精度約為10%,已經非常讓人滿意，尤其在需要考慮示波器資金投入的情況下。但有時，即便是1GHz帶寬示波器得到的這種測量結果也可能被認為精度不夠。假設我們要求對這個邊沿速度在500Ps的信號到達3%的邊沿速度測量精度，那么我們就需要2GHz或更高帶寬的示波器，這一點我們在前面的例子中已經提到。換用2GHz帶寬的示波器之后，我們如今看到的（見圖6）就是比較準確的時鐘信號，上升時間測量結果約為495Ps。*prr (1 til jOklrFrw

11、jLNmcyif力1網,腦*h汕-鴕丹G0gIM1日立S圖6安捷倫Infiniium系列高帶寬示波器有一個優點，那就是帶寬可以晉級。假設2GHz帶寬對今天的應用已經足夠，那么您開始可以只購置入門級的2-GHz示波器，以后當您需要更高的帶寬時，再將其逐步晉級至ij13GHz。模擬應用需要的示波器帶寬多年之前，大多數示波器廠商就建議用戶在選擇示波器時，帶寬至少應比最大信號頻率高3倍。盡管這一“3X準那么并不適用于以時鐘速率為根底的數字應用，但它卻仍然適用于已調RF信號測量等模擬應用。為了便于讀者理解這一三倍乘子的來歷，我們來看一個1GHz帶寬示波器的真正頻率響應。圖7所示為對Agilent1-GH

12、z帶寬示波器MSO6104A的掃頻響應測試（掃頻范圍20MHz至U2GHz）。Acquire MenuNormal Peak D航前。舊加。RealUrne圖7從圖中可以看出,恰好在1GHz處，輸入信號衰減約為1.7dB,這還遠未超出定義示波器帶寬的-3dB限。然而，要想準確測量模擬信號，我們只能利用示波器帶寬中衰減最小的相對平坦的那部分頻帶。對該示波器而言，在其1GHz帶寬的大約三分之一處，輸入信號根本沒有衰減（衰減為0dB）o但并非所有示波器都具備這樣的頻響。圖8所示的是對另一廠商的帶寬示波器進展掃頻響應測試的結果。圖8這正是一個遠非平坦頻響的例子。該示波器的頻響既不是高斯頻響也不是最大平坦頻響，反而更像最大起伏”頻響，而且尖峰現象很嚴重，這會導致波形嚴重失真，不管測量的是模擬信號還是數字信號。不幸的是，示波器的帶寬標準(即輸入信號衰減為3dB的頻率)中對在其他頻率上的信號衰減或放大沒有任何1dB(10%)的衰減。因此，在規定。在這臺示波器上，即便是在示波器帶寬的五分之一處，信號也有大約這種情況下再根據3X準那么選擇示波器就很不明智了。所以，在挑選示波器時,品，而且要親密注意示波器頻響的相對平坦度。本文小結總的來說，對數字應用而言，示波器帶