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如何选择示波器的带宽、采样率、存储深度、垂直分辨率

作者:博宇讯铭

  带宽:

  带宽的定义是输入一个正弦波,保持幅度不变增加信号频率,当示波器上显示的信号是实际信号幅度的70.7%(3dB衰减)时,该频率就等是示波器带宽,单位:Hz。

  例如,标准信号发生器输出幅度1V、频率100MHz的正弦波信号给示波器,示波器测量的值为0.707V,此示波器的带宽约为100MHz;>0.707V,此示波器带宽约>100MHz;<0.707V,此示波器带宽约<100MHz。

  了解带宽的定义主要选择一款适合自己的示波器,带宽的定义不好理解也可以按“倍数”经验选择示波器。

  例如,测试信号为正弦波10MHz,按5倍选择示波器约50MHz~

  测试信号为方波10MHz,因方波有谐波,按10倍选择示波器约100MHz~


示波器

  注:示波器品牌(部分)排名不分先后

  采样率

  采样率指每秒采样多少个样点,一般示波器的配置是采样率>带宽的3~5倍单位:Sa/s。

  例如,1KSa/s指每秒采样1000个点

  想要更高的采样率一般是想抓取小毛刺,但不一定会带来想要的效果,因为高频小毛刺在带宽层已经被滤掉了,大多数示波器产品采样率是对应示波器带宽的,没有定制化服务。

  提示,示波器标称的采样率是最大值并不是一个固定值,它会随着存储深度的大小及采集时间((时间/格设置)*10格)的变化而变化。

  存储深度

  “存储深度”同时也称“记录长度”,单位pts。

  例如,1Kpts指1000个采样点,公式:存储深度÷((时间/格设置)*10格)=采样率

  如下表所示,如果示波器观察长信号又不想降低采样率应选择合适存储深度的示波器


示波器


  垂直分辨率

  垂直分辨率是衡量数字示波器将模拟信号转换为数字量精细程度的重要指标,由所用ADC(模数转换器)的分辨率决定。ADC(模数转换器)按照固定的电压间隔对模拟信号进行量化,从而将模拟信号转换为数字量,ADC(模数转换器)对模拟信号分段的数量即为分辨率,单位:bit。

  当垂直分辨率为“n”bit时,垂直方向的信号被切分为2的n次方。

  例如,垂直分辨率8-bit,是使用8位的ADC(模数转换器),即垂直方向的信号被切分为2的8次方,即256份;

  垂直分辨率12-bit,是使用12位的ADC(模数转换器),即垂直方向的信号被切分为2的12次方,即4096份;

  可以简单的把垂直分辨率想象成“尺子”的刻度,分辨率越高相对引入的量化误差越小。

  简单来讲垂直分辨率越高示波器的本低噪声越小,本低噪声越小意味着被淹没的信号越小。比如示波器标识的本低噪声为500uV,那么被测信号<500uV此示波器是测试不到的(被自己的噪声淹没了)。


示波器


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如何选择示波器的带宽、采样率、存储深度、垂直分辨率

作者:博宇讯铭

  带宽:

  带宽的定义是输入一个正弦波,保持幅度不变增加信号频率,当示波器上显示的信号是实际信号幅度的70.7%(3dB衰减)时,该频率就等是示波器带宽,单位:Hz。

  例如,标准信号发生器输出幅度1V、频率100MHz的正弦波信号给示波器,示波器测量的值为0.707V,此示波器的带宽约为100MHz;>0.707V,此示波器带宽约>100MHz;<0.707V,此示波器带宽约<100MHz。

  了解带宽的定义主要选择一款适合自己的示波器,带宽的定义不好理解也可以按“倍数”经验选择示波器。

  例如,测试信号为正弦波10MHz,按5倍选择示波器约50MHz~

  测试信号为方波10MHz,因方波有谐波,按10倍选择示波器约100MHz~


示波器

  注:示波器品牌(部分)排名不分先后

  采样率

  采样率指每秒采样多少个样点,一般示波器的配置是采样率>带宽的3~5倍单位:Sa/s。

  例如,1KSa/s指每秒采样1000个点

  想要更高的采样率一般是想抓取小毛刺,但不一定会带来想要的效果,因为高频小毛刺在带宽层已经被滤掉了,大多数示波器产品采样率是对应示波器带宽的,没有定制化服务。

  提示,示波器标称的采样率是最大值并不是一个固定值,它会随着存储深度的大小及采集时间((时间/格设置)*10格)的变化而变化。

  存储深度

  “存储深度”同时也称“记录长度”,单位pts。

  例如,1Kpts指1000个采样点,公式:存储深度÷((时间/格设置)*10格)=采样率

  如下表所示,如果示波器观察长信号又不想降低采样率应选择合适存储深度的示波器


示波器


  垂直分辨率

  垂直分辨率是衡量数字示波器将模拟信号转换为数字量精细程度的重要指标,由所用ADC(模数转换器)的分辨率决定。ADC(模数转换器)按照固定的电压间隔对模拟信号进行量化,从而将模拟信号转换为数字量,ADC(模数转换器)对模拟信号分段的数量即为分辨率,单位:bit。

  当垂直分辨率为“n”bit时,垂直方向的信号被切分为2的n次方。

  例如,垂直分辨率8-bit,是使用8位的ADC(模数转换器),即垂直方向的信号被切分为2的8次方,即256份;

  垂直分辨率12-bit,是使用12位的ADC(模数转换器),即垂直方向的信号被切分为2的12次方,即4096份;

  可以简单的把垂直分辨率想象成“尺子”的刻度,分辨率越高相对引入的量化误差越小。

  简单来讲垂直分辨率越高示波器的本低噪声越小,本低噪声越小意味着被淹没的信号越小。比如示波器标识的本低噪声为500uV,那么被测信号<500uV此示波器是测试不到的(被自己的噪声淹没了)。


示波器


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