苹果tokenpocket官网app下载安卓|示波器的参数

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2024-03-09 23:59:03

详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽 - 知乎

详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽 - 知乎切换模式写文章登录/注册详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽rdlk 2021-12-16 15:44:27 1.采样率示波器在测量信号时，需要这样，一个一个点的对波形进行采样，显然，这样的采样点越多，所测到的波形，就越接近最真实的波形。如果采样的点数过少，波形就会失真。如一台示波器标注的采样率是：1GSa/s。sa就是sample ，样本，样品意思。1G = 1000MB = 1000 000KB = 1000 000 000字节。即，每秒可进行10亿次采样。一次采集一个字节。注意，这只是示波器标注的最高采样率。它在实际使用时的采样率还受限于另外一个参数：存储深度。2.存储深度示波器在工作时，是在截取一段一段的波形，然后放在显示屏上给我们看的。需要将采集到的波形，存储到内存区，方便计算和处理。这块内存区的容量就是存储深度。这块内存区的容量是有限的而且是一个固定值。例如，一台示波器的存储深度是2.5k。即，意味着，这台示波器的内存区域可以存放2500个采样点的数据。用存储深度除以采样率2.5k/1GSa/s = 2.5us,这就说明，这台示波器，只有2.5us的采样时间。显然，2.5us长度的波形，在很多情况下，并不能满足我们的测量要求。所以为了能够采集到更长时间的波形，示波器会主动降低自己的采样率。看示波器的屏幕的每一格占多少时间，然后计算屏幕上所有，格子的总时间，就可以知道，示波器此时的采样时间。若增大示波器的存储深度，那么示波器需要处理的数据也就会增加，此时若是示波器处理数据的速度慢，那么示波器就会变得非常卡。3.带宽（1）何为带宽示波器的带宽，很大程度决定了示波器的价格。示波器和示波器的探头，可以简单的看成是一个RC低通滤波器。低频正弦信号，可以很轻松的进入到示波器内部的采样芯片。高频正弦信号则会受到衰减。由RC低通滤波器频率和幅值的关系可知当频率高到某一特定的值时，幅值将衰减为原来的0.707倍。这个特定的频率就是示波器的带宽。例如，一个示波器的带宽为100Mhz。如果输入一个f = 100Mhz,幅值为1v的正弦信号，那么示波器显示出来的波形，就只有0.707v了。（2）五倍法则即，示波器的带宽应该是被测正弦报信号的频率的5倍，最合适。此时，信号的衰减，小到可以忽略。那么100M带宽的示波器，测量20M以下的正弦波时，衰减可以忽略。（3）傅里叶变换由傅里叶变换可知，任何信号波形，都是由正弦波信号有限次或者无限次组合得来的。（万波皆可正弦波）这是一个1Hz的正弦波给它叠加一个3Hz的正弦波再给它叠加一个5Hz的正弦波叠加1000次后变成了矩形波————————————————编辑于 2022-07-24 18:00示波器赞同 1529 条评论分享喜欢收藏申请

示波器关键参数---带宽 - 知乎

示波器关键参数---带宽 - 知乎首发于光通信充电宝切换模式写文章登录/注册示波器关键参数---带宽Fiber光通信博士，通信设备公司研发本文是“实验经验交流及设备选型指南”专题系列的第一篇，示波器大佬来给大家讲讲示波器关键参数之带宽，后面陆续地会讲到采样率和分辨率等参数。在日常的实验中，你是否曾经有过类似的疑问： “实验室这么多示波器，这次测400G要选择哪台？” “今天就看个板子上的电源，这台仪器不是最贵的吗？怎么测出来噪声这么大？” “怎么感觉信号有周期抖动？” “需要验证个3.125G的Serdes，用13GHz的还是用59GHz的那台？” 在光通信甚至于各类电子设计的测试中，示波器占据了举足轻重的地位。比如测波形，测昨天我们提到的眼图。示波器通常有两类，一类是实时示波器，有的时候也把它叫做数字存储示波器（DSO），还有一类叫采样示波器。前者的功能主要是用来实时观测信号波形，测量上升下降时间等，而后者主要是用来测眼图相关的指标。在使用上通常采样示波器除了输入待测信号外，还需要给个时钟，而实时示波器则不需要外接时钟。二者在工作原理上有一些区别，但对设备选型来说关键的参数指标是类似的，后面我们将主要以实时示波器为例来介绍。带宽——示波器最主要的指标1. 定义带宽，通常是指正弦波信号被衰减至信号-3dB功率时的频率，即3dB带宽。举个例子，即1GHz，1V的正弦波，通过1GHz示波器观察到的信号为1GHz，0.707V，如图1所示。接下来我们会从定性和定量两方面来介绍选择仪器带宽的方式。图1. 3dB带宽示例2. 定性如果信号为正弦波，没有影响，我们选择同带宽的示波器即可。但对于更广泛应用的方波信号，我们就需要做一些小的处理，才能让带宽这个参数更方便应用。如果直接使用同样带宽的示波器测试方波，会出现如下图2 中的情况：方波被“剥削”，得到了近似正弦波的测试结果。这也是我们为什么经常看到高速的时钟信号接到示波器上一看像是正弦波，其实它应该是方波。图2. 示波器带宽对观测波形的影响对于非正弦波的波形，我们选择仪器的时候，需要考虑其谐波分量。我们对方波做傅里叶级数展开，得到其只含有奇数次谐波分量，同时随着谐波频率升高，能量占比下降，具体如下式所示：对这个展开式形象化可以得到下图：图3. 数字方波的谐波分量及合成综上我们可以定性的得到结论，选择示波器的带宽大于等于被测信号的奇数次谐波，可以更好的保存信号的能量，使信号更完整在测试端得到复现。因此我们经常可以看到，3倍原则，4倍原则，5倍原则之类的选型标准。这时候就可以引入定量的选择方式。3. 定量这时候需要引入一个辅助概念——上升时间，即信号从逻辑0到逻辑1的过程。可以选用10%-90%的部分作为10-90上升时间，同样也可以选择20%-80%的部分。针对绝大部分的信号，我们选用10%-90%作为研究对象。图4. 信号上升时间测试示意图上升时间与方波信号带宽之间成反比，对于高斯响应的系统，关系为——带宽*上升时间=0.35，推导过程如下：图5. 带宽与上升时间的关系推导针对不同的响应系统，系数会发生变化，现在市场上的示波器的对应系数在0.35-0.45之间波动，为方便核查，示波器厂商均会在其产品手册上公开这个信息。下面我们开始应用部分：对于高速信号而言，逻辑电平值变化的过程是测试阶段最容易出错的，值得我们投入大量的精力关注。如果我们可以把上升时间测准，也就可以解决这个问题。回到上面出现过的图，带宽选择失误在定量的表现为，上升时间的测试误差——上升变慢了。图6. 带宽选择对波形测试的影响在任何系统中，增加额外元素之后，性能均会有所变化，对于上升时间也是一样，无论是增加一段链路，一款器件，或者是测试仪器的引入，均会影响原始数据，我们希望实现的就是缩小误差率，尽可能还原原始数据。上升时间的测试值与实际值之间存在如下关系：上升时间和带宽为反比，即三倍带宽对应三分之一的上升时间，以此类推，我们以1GHz方波信号举例，选用不同带宽的示波器，得到如下结果：综上，我们从两个角度展示的示波器带宽的选择方法，希望更有利于大家的理解。后续我们会结合具体应用，展示一些实操的范例，希望能更好的帮助到大家。通过定量的计算，可以得到选择不同带宽倍数示波器测试后的误差率，便于我们更好的做出系统的搭建。而上表也证实了要保证合适的测量精度，至少3倍带宽是有必要的。参考资料：[1]https://info.tek.com/cn-xyzs-of-oscilloscopes-primer.html[2]Eric Bogatin.信号完整性分析[M].电子工业出版社,2004注：本文首发于本人微信公众号：光通信充电宝。作者：锅子如需转载请说明来源，谢谢！活到老，学到老。本公众号将为您推荐最新的光通信行业资讯，科普最新的前沿专业技术，解答光通信最基础的常见误区。我们共同探讨科研idea，交流技术研发难题。趁年轻，多学习，多点见识，多位朋友，一起加入吧！发布于 2020-03-08 10:35电子技术电子工程师示波器赞同 753 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录光通信充电宝光通信资讯技术一

示波器性能指标 - 知乎

示波器性能指标 - 知乎首发于IC硬件加油站切换模式写文章登录/注册示波器性能指标IC硬件加油站分析完两种示波器的工作原理，我们需要关注一下示波器的各种性能指标。在介绍示波器性能指标之前我们先看一下Nyquist采样定理。Nyquist采样定理现实世界接触到的诸如电信号、光信号、声音信号等这些信号都是随时间连续变化的，称之为连续信号。但对于计算机来说，处理这些连续的信号显然是无能为力，要使计算机能够识别、计算、处理这些连续信号就必须将其转化为离散信号，将连续信号转换为离散信号的过程就叫采样。采样后，计算机得到的是离散的点，用这些离散的点来代替连续的线就势必会产生误差，那么怎么采样才能使得这个误差在可以接受的范围内呢？这就引出了Nyquist采样定理。我们首先从简单的开始，对于一个正（余）弦信号的曲线，我们并不需要将曲线上面每一点都记录下来，只需要就一些特殊点就够了，比如相邻两个零点的位置（图上红色的两个点）或者相邻的波峰和波谷的位置（图上绿色的两个点），只要是按照正（余）弦信号的规则，就能够根据这些特殊点还原出正（余）弦信号，用香农信息论的观点来看就是这两个点已经包含了正（余）弦信号的信息熵，两个点足矣。也就是说，正弦信号周期为1，两个采样点，无论是相邻的两个零点还是相邻的波峰与波谷位置的间隔都是0.5，因此，可知采样的周期为0.5，恰好为正弦信号周期的一半。也就是说采样频率为该正（余）弦信号频率的2倍，我们就可以恢复出这个正（余）弦信号。请大家先记住这个结论。Nyquist采样示波器采样率根据Nyquist采样定理，只要采样频率大于信号最大频率的2倍，我们就可以通过采样点信息将信号恢复出来。那么示波器最重要的指标是不是就是采样率了？我们测量信号只需要看采样率就行了？这里我们举一个例子，下图显示用一个500-MHz 带宽的示波器以 1 GSa/s的速度对100MHz的时钟信号进行采样。这个输入信号的基本频率（时钟频率）远低于500MHz，。但是如果仔细查看会发现，该信号的边沿具有不同程度的预冲、过冲和各种边沿速度，呈现出“不稳定”的趋势。这是为什么呢？使用 1 GSa/s 采样率和 500-MHz 带宽的示波器进行采样所产生的混叠边沿在分析这个问题之前，我先给大家普及一个基本常识。我们知道任何的信号最终都可以表示为正（余）弦信号的线性组合。比如我们比较熟悉的方波是由多个正弦信号叠加而成。我们仅取一次波，三次谐波和五次谐波，可以得到如下图所示波形。由一次波，三次谐波和五次谐波组成的方波如果我们取到11此谐波，如下图所示，那么波形就更加趋近理想方波。当我们区无限次谐波，就可以得到一个理想方波。由一次波到十一次谐波组成的方波也就是说一个方波包含无限高频率的频率成份，只是越高的频率成分所包含的频率分量的能量越小。我们回到之前的这个问题，对于一个100MHz的时钟方波，它包含有100MHz的基波，300MHz的三次谐波，500MHz的五次谐波，700MHz次谐波等等的各次谐波。那么1GSa/s的采样率最多可以正确采样500MHz的五次谐波，无法正确采用700MHz及以上频率的谐波，那么也就使得测量结果出现一些不定态，这就是混叠的迹象。也就是说如果只是关注采样率，我们采很多信号都会出现问题，那是因为我们还需要关注一个更重要的指标：示波器带宽。示波器带宽示波器带宽是什么呢？其实信号进入示波器以后都要进过一个滤波器，这个滤波器的带宽就是示波器的带宽。当信号输入频率接近示波器的指定带宽时，测得的幅度会慢慢下降。信号在带宽频率下将会衰减 3 dB（~30\%）。也就是说信号通过一个滤波器先将一些高频信号过滤出去，然后再进行采样，这样就不会出现混叠现象了。那是不是说只要采样频率是示波器带宽的2倍就可以了呢？如果示波器带宽恰好指定为 Nyquist（fN），则意味着示波器具有理想的砖墙式（brickwall）响应，该响应在此相同频率下会完全衰减（如图\ref{ref_brickwall} 所示）。低于Nyquist 频率的频率分量会完全通过（增益 =1），高于 Nyquist 频率的频率分量则会完全予以排除。然而，这种频率响应滤波器无法在硬件中实施。理想的砖墙式频率响应实下降特征、更为平坦的带内响应，如图\ref{ref_osc_freq_resp2}\cite{Keysight:5989-5733}。示波器高斯频率响应带宽技术指标大于 1 GHz 的示波器通常拥有最大平坦频率响应。这类响应通常在 -3 dB 频率附近显示出具有更尖锐下降特征、更为平坦的带内响应，如下图：示波器最大平坦度频率响应如果示波器的带宽正好指定为 Nyquist（fN）（如下图所示），输入信号超过这个频率的分量尽管衰减超过 3 dB，但也被采样（红色阴影部分），尤其当输入信号中包含快速边沿时，情况更是如此（测量数字信号时）。这种现象违背了 Nyquist 采样定理的第一条规则。带宽（fBW）指定为 Nyquist 频率（fN）时，典型的示波器高斯频率响应大多数示波器厂商不会将示波器的带宽指定在 Nyquist 频率（fN）。之前的例子已清晰表明仅仅使用带宽为采样率 2 倍的示波器还不足以获得可靠的数字信号测量结果。那么，示波器的带宽（fBW）的定义应该怎么关联到波器的采样率（fS）和Nyquist 频率（fN）呢？为了尽量避免对超出 Nyquist 频率（fN）的频率分量进行采集，大多数示波器厂商将其具有典型高斯频率响应的示波器带宽指定为实时采样率的 1/4 至 1/5 或更低（如下图所示）。将示波器带宽（fBW）限制为采样率的 1/4（fS/4），可以降低 Nyquist 频率（fN）之上的频率分量尽管以比示波器带宽大更多倍的速率采样可以进一步降低采集 Nyquist 频率（fN）之外频率分量的可能性，但是 4:1 的采样率与带宽比足以获得可靠的数字测量结果。带宽技术指标在 2-GHz 和更高范围的示波器通常具有更陡峭的频率衰减响应特征。我们将这种类型的频率响应称为“最大平坦度”响应。由于具有最大平坦度响应的示波器接近于砖墙式滤波器的理想特征，在这种情况下，超出 Nyquist 的频率分量衰减程度更高，因此无需进行多次采样即可很好地显示使用数字滤波的输入信号。理论上厂商可以将具有此类响应的示波器带宽（假设前端模拟硬件具备相应能力）指定为 fS/2.5。下图显示了500-MHz 带宽的示波器捕获边沿速度在 1 ns（10% - 90%）范围的100-MHz 的时钟信号。500 MHz的带宽技术指标是精确捕获此数字信号的最小推荐带宽。这一特定的示波器能够在双通道工作模式下以 4 GS/s 进行采样，或者在三或四通道工作模式下以 2 GS/s 进行采样。下图显示频率（fN）的两倍，带宽频率（fBW）的四倍。该图表明，采样率与带宽之比为 4:1 的示波器可以非常稳定而准确地表示输入信号。并且，借助Sin(x)/x 波形重建/ 插值数字滤波技术，此示波器的波形和测量分辨率可达几十皮秒的量级。与我们之前图\ref{ref_sampel_large_bandwidth}所显示的例子（采用相同带宽的示波器，但仅为带宽（fN）两倍的速度进行采样）相比，波形稳定性和精确度的差别显而易见。采用是德科技 500-MHz 带宽示波器以 2 GSa/s 的速率进行采样，可以精确测量这个边沿速度为 1ns 的 100-MHz 时钟信号那么，如果我们将采样率增大一倍，使其达到 4 GSa/s，再以相同的 500-MHz 带宽示波器（fBW x 8）采样，结果又会怎样呢？您可能会直观地认为该示波器将会获得更佳的波形和测量结果。但正如图所示，您只能取得很小的改进。如果仔细观察这两个波形图，您将会发现，以 4 GSa/s（fBW x 8）采样时，显示的波形中仅有轻微的预冲和过冲。但是，上升时间测量显示相同的结果（1.02ns）。采用是德科技 500-MHz 带宽示波器以 4 GSa/s 采样，与 2 GSa/s 采样相比，对测量效果的提高微乎其微示波器的带宽的选择前面介绍了带宽与采样率的关系，知道示波器关键的指标还是带宽。那和确定示波器带宽的选择呢？前面提到所有示波器都会在较高频率时出现低通频率响应衰减。大多数带宽技术指标在 1 GHz 及以下的示波器通常会出现高斯响应，并在 -3 dB 频率的三分之一处表现出缓慢下降特征。带宽技术指标大于 1 GHz 的示波器通常拥有最大平坦频率响应。这类响应通常在 -3 dB 频率附近显示出具有更尖锐下降特征、更为平坦的带内响应。无论示波器具有高斯响应、最大平坦度响应或介于二者之间的响应，输入信号衰减 3 dB 所在的最低频率称为示波器的带宽。使用正弦波信号发生器，在扫描频率上测试示波器的带宽和频率响应。信号 -3 dB 频率处衰减约为 -30% 幅度误差。所以当信号的主要频率接近示波器的带宽时，很难对信号进行非常精确的测量。根据以往经验，示波器带宽应比被测系统的最快数字时钟速率至少快5倍。如果示波器满足这一标准，则其能够捕捉高达5次的谐波，并实现最小的信号衰减。下图显示了使用 100 MHz 带宽示波器对边沿速度（10% 至 90%）为 500 ps 的 100 MHz 数字时钟信号进行测量获得的波形结果。如图所示，示波器仅允许该时钟信号的 100 MHz 基本波形通过，从而将时钟信号显示为近似正弦波。显然测量 100 MHz 时钟信号，100 MHz 带宽示波器就无能为力了。使用100MHz带宽示波器捕获100MHz时钟信号 500MHz带宽示波器能够捕获5次谐波，因而成为我们首选500MHz或以上带宽的示波器。500MHz带宽示波器测量结果如下图所示：使用500MHz带宽示波器捕获100MHz时钟信号我们看到测试结果已经是一个不错的方波了，但是当测量上升时间时，我们看到示波器测得的结果为大约800ps。在这种情况下，示波器无法非常精确地测量此信号的上升时间。示波器实际上测量的是接近于自身上升时间（700 ps）的目标，而不是输入信号的上升时间（500 ps 左右）。这显然和我们要测的信号之间有较大的误差，这是为什么呢？一般信号的边沿包含更多的高频信号。当包含的高频信号越多，上升沿越快。这里我们的被测信号有比较陡峭的上升沿，也就是说信号有比较多的高次谐波分量，但是由于示波器的带宽限制，5此以上谐波分量都受到了比较大的衰减，使得示波器显示的信号边沿陡峭度下降。那么如果想精确测量被测信号，我们就需要确定被测数字信号中出现的最高频率，而不是最大时钟速率。最高频率将由设计中的最快边沿速度决定。所以要做的第一件事就是确定最快信号的上升时间和下降时间。您可以使用一个简单的公式来计算最大的“实际”频率分量。Howard W. Johnson 博士已经针对此主题撰写了一本书《Highspeed Digital Design – A Handbook of Black Magic》。他将这个频率分量称为 " 拐点" 频率 (fknee)。所有快速边沿都有无穷多的频率分量。然而，在快速边沿的频谱图中有一个曲折点（或“拐点”），此处高于 fknee 的频率分量对于确定信号的波形影响不大了。拐点频率的计算公式如下：知道拐点频率以后，我们可以根据自己的期望测量准确度来确定示波器的带宽要求，具体的乘积系数如下我们现在回头来看一下前面的例子：信号具有近似 500 ps 的上升/ 下降时间（基于 10% 至 90%标准），那么信号中的最大实际频率分量（fknee）将大约等于 1GHz。如果在对信号进行实际的上升时间和下降时间测量时，您能够容忍最多 20% 的计时误差，那么可以使用 1 GHz 带宽示波器用于数字测量应用。示波器带宽 = 1.0 X 1 GHz = 1.0 G 但是如果需要 3% 左右的计时精度，则最好使用2 GHz 带宽的示波器。示波器带宽 = 1.9 X 1 GHz = 1.9 G 借助 1 GHz 带宽示波器，我们可以获得更精确的信号图形（如下图所示）。当测量上升时间时，我们看到示波器测得的结果大约为 600 ps。这个测量为我们提供大约 20% 的测量精度。如果想要以超过 3% 的精度和500ps的边沿速度对信号进行测量，我们确实需要使用2 GHz 及以上带宽的示波器（通过之前的示例确定了这一数值）。如下图所示，2GHz 带宽的示波器能够更精确地显示这个时钟信号，同时非常准确地测量上升时间（约 520 ps）。使用 1 GHz 带宽示波器捕获 100 MHz 时钟信号使用 2 GHz 带宽示波器捕获 100 MHz 时钟信号示波器的存储深度在选择是示波器的时候还有一个指标经常被大家忽略，那就是示波器的存储深度。示波器存储深度决定了我们可以一次显示波形的最长长度。比如我们采用10GS/s的采样率，如果是1MS的存储深度，我们可以存储并显示100us的波形。有时我们需要观察一些低频信号成分的时候，我们需要采集比较长时长的波形的时候，在存储深度一定的时候就不得不降低采样率，这样或许会引入一些测量误差，这里我使用一个例子说明一下。测试设备是Lecory的SDA6020这样一台采样示波器，该示波器为4通道示波器，每一个通道的带宽采样率均可达到20GS/s，示波器的带宽为6GHz，同时带宽还可以设置为4GHz，3GHz，1GHz以及200MHz。被测信号为一个信号源产生的100MHz时钟。我直接通过同轴电缆将信号源产生的时钟信号经过一个DC-Block连接到示波器。当示波器采用20GS/s的采用率，示波器带宽设置为全带宽时测量结果如下图所示：可以看到信号的平均上升时间为119ps左右。我们可以肯定的是被测源信号的上升时间应该是比119ps还要低的。我们假设源信号的上升时间为125ps，那么根据之前的介绍，信号的最大实际频率分量计算如下，得到的频率为4GHz。这台示波器的最高采样率为20GS/s，最高带宽为6GHz，我们有理由相信此时示波器有最大平坦度响应，那么要想获得3%的精度，我们需要5.6GHz的带宽，这台示波器刚刚好满足。也就是如果忽略其它因素，我们的测试精度应该在3%左右。但是如果我们将采样率调整到10GS/s时，测量结果如下图所示：结果出现了测不准的现象，这是因为即使采用最大平坦度响应的示波器前端，6GHz带宽的示波器，6GHz的信号是很容易通过的，那么使用10GS/s的采样率去采样6GHz的信号显然是测不准的。那么我们还采用10GS/s的采样率，将示波器带宽分别设置为3GHz以及1GHz，可以得到如下图的测试结果：带宽设置为3GHz，采用10GS/s采样率进行时钟测量带宽设置为1GHz，采用10GS/s采样率进行时钟测量可以看到即使是在10GS/s采样率，3GHz带宽的情况下，依然出现测不准的问题，说明当带宽设置为3GHz的时候，示波器可能采用高斯响应，所以10GS/s的采样率依然是不够的。只有当带宽设置为1GHz的时候，我们才可以测出稳定的上升时间。同时我又做了另外一个实验，那就是当示波器采样率设置为20GS/s的时候，我又分别测试了当示波器带宽设置为3GHz，1GHz时候的信号上升时间，如下图所示：带宽设置为3GHz，采用20GS/s采样率进行时钟测量带宽设置为3GHz，采用20GS/s采样率进行时钟测量我们可以看到在采用率为20GS/s的情况下，调低示波器带宽，测得的信号上升沿数字是增加的，也就是说更多的高频成份被过滤掉了。同时我们看到即使示波器带宽同时设置为1GHz的时候，20GS/s的采样率下测得的信号上升沿也是要小于10GS/s采样率的结果的，而且测得结果的离散度也要小。当然这里可能和1GHz带宽时高斯响应曲线波形有关。因为当采样率为10GS/s的时候，我们进行长时间的数据采集，也会报数据采集不准确的信息。根据这个实验我们可以看出，在存储深度受限的情况下，如果想采集到更多低频的成份，不能简单的降低采样率。示波器的垂直分辨率垂直分辨率决定了示波器所能分辨的最小电压增量，通常用A/D的位数n表示。实时示波器的A/D转换器要运行在比较高的速率，通常会在精度上进行取舍，一般都是8位编码的，那么示波器的最小量化单位就是1/256，（2的8次方），即0.391%。如果你示波器当前的垂直刻度设置成1v/div的档位，那意味着你的测量结果会有8V*0.391%=31.25mV以内的误差。采样示波器因为可以采用比较低速的ADC，这时的ADC通常可以是比较高精度的，比如采样示波器可能采用14位的ADC。更高位数的ADC意味着更高的测量精度以及更高的信噪比。注意：建议大家在测量波形时，尽可能调整波形让其充满整个屏幕，充分利用ADC的分辨率。在电源纹波测试时，电源纹波普遍在几十mv的范围内，所以垂直分辨率就显得更为重要。我们在后续的PDN网络测试部分会进行跟深入的讨论。今天就介绍到这里，接下来我会跟大家一起来谈谈示波器探头。作为一名硬件工程师，对示波器的了解是必须的。欢迎大家关注我的微信公众号：IC硬件加油站http://weixin.qq.com/r/wTmDm6bEQfs_reL492zT (二维码自动识别)编辑于 2017-11-22 14:08示波器硬件测试赞同 775 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录IC硬件加油站关注电源完整性和信号完整

详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽_示波器采样率-CSDN博客

详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽

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YAY121

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1.采样率

示波器在测量信号时，需要这样，一个一个点的对波形进行采样，显然，这样的采样点越多，所测到的波形，就越接近最真实的波形。如果采样的点数过少，波形就会失真。

如一台示波器标注的采样率是：1GSa/s。sa就是sample ，样本，样品意思。1G = 1000MB = 1000 000KB = 1000 000 000字节。即，每秒可进行10亿次采样。一次采集一个字节。

注意，这只是示波器标注的最高采样率。它在实际使用时的采样率还受限于另外一个参数：存储深度。

2.存储深度

示波器在工作时，是在截取一段一段的波形，然后放在显示屏上给我们看的。需要将采集到的波形，存储到内存区，方便计算和处理。这块内存区的容量就是存储深度。这块内存区的容量是有限的而且是一个固定值。

例如，一台示波器的存储深度是2.5k。即，意味着，这台示波器的内存区域可以存放2500个采样点的数据。用存储深度除以采样率2.5k/1GSa/s = 2.5us,这就说明，这台示波器，只有2.5us的采样时间。

显然，2.5us长度的波形，在很多情况下，并不能满足我们的测量要求。所以为了能够采集到更长时间的波形，示波器会主动降低自己的采样率。

看示波器的屏幕的每一格占多少时间，然后计算屏幕上所有，格子的总时间，就可以知道，示波器此时的采样时间。若增大示波器的存储深度，那么示波器需要处理的数据也就会增加，此时若是示波器处理数据的速度慢，那么示波器就会变得非常卡。

3.带宽

（1）何为带宽

示波器的带宽，很大程度决定了示波器的价格。示波器和示波器的探头，可以简单的看成是一个RC低通滤波器。低频正弦信号，可以很轻松的进入到示波器内部的采样芯片。

高频正弦信号则会受到衰减。

由RC低通滤波器频率和幅值的关系可知

当频率高到某一特定的值时，幅值将衰减为原来的0.707倍。这个特定的频率就是示波器的带宽。

例如，一个示波器的带宽为100Mhz。如果输入一个f = 100Mhz,幅值为1v的正弦信号，那么示波器显示出来的波形，就只有0.707v了。

（2）五倍法则

即，示波器的带宽应该是被测正弦报信号的频率的5倍，最合适。

此时，信号的衰减，小到可以忽略。那么100M带宽的示波器，测量20M以下的正弦波时，衰减可以忽略。

（3）傅里叶变换

由傅里叶变换可知，任何信号波形，都是由正弦波信号有限次或者无限次组合得来的。（万波皆可正弦波）

这是一个1Hz的正弦波

给它叠加一个3Hz的正弦波

再给它叠加一个5Hz的正弦波

叠加1000次后

变成了矩形波

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详解示波器的三个主要参数：采样率，存储深度，带宽

1.采样率示波器在测量信号时，需要这样，一个一个点的对波形进行采样，显然，这样的采样点越多，所测到的波形，就越接近最真实的波形。如果采样的点数过少，波形就会失真。如一台示波器标注的采样率是：1GSa/s。sa就是sample，样本，样品意思。1G = 1000MB = 1000 000KB = 1000 000 000字节。即，每秒可进行10亿次采样。一次采集一个字节。注意，这只是示波器标注的最高采样率。它在实际使用时的采样率还受限于另外一个参数：存储深度。2.存储深度...

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示波器的带宽与采样率是什么关系

01-20

带宽的定义　　带宽应用的领域非常多，可以用来标识信号传输的数据传输能力、标识单位时间内通过链路的数据量、标识显示器的显示能力。　　1.在模拟信号系统又叫频宽，是指在固定的时间可传输的资料数量，亦即在传输管道中可以传递数据的能力。通常以每秒传送周期或赫兹（Hz）来表示。　　2.在数字设备中，带宽指单位时间能通过链路的数据量。通常以bps来表示，即每秒可传输之位数。　　示波器带宽　　示波器带宽是指输入一个幅度相同，频率变化的信号，当示波器读数比真值衰减3dB时，此时的频率即为示波器的带宽。也就是说，输入信号在示波器带宽处测试值为真值-3dB，带宽不是示波器能显示的频率。一般情况下，示波器带宽应为所

采样频率和带宽的关系_示波器的采样率及存储深度

weixin_39663258的博客

10-22

4511

示波器都具有一定的带宽、采样率和存储深度，正确的选择具有合适的带宽、采样率和存储深度的示波器，才能保证波形测量的准确性。例如下面的这一款采样率2.5 GS/s 、带宽500MHz示波器。记录长度：62.5MPoints采样率：1.25GS/s，单通道。带宽：500MHz1、采样率S采样率是示波器内部的ADC每秒采样的点数，其倒数1/S就是二次采样的时间间隔。为了避免信号的混叠，信号频率必...

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示波器参数详解

大音希声

05-19

1万+

一、带宽

带宽：示波器测得的单频信号幅度与实际幅度值相差小于3dB的频率范围。

下图1的横轴是被测信号频率与示波器带宽的比值，纵轴是测量的幅值与信号实际幅值的百分比。当单频信号的频率与示波器带宽比值相等时，测量的幅度值比实际值低3dB。从图上可以看出，测量到的幅度值总是小于实际的幅度值，要想幅度误差小，需要信号频率与示波器带宽之比足够小。

二、采样率

采样率：单位时间内采样点的数量

经常看到示波器上类似于这样的标注：500MHz，4GSa/s。采样率跟带宽是什么关系呢？经典的采样定理表达了这样一种意思：

示波器入门之采样率、存储深度

weixin_30421809的博客

08-09

618

一、采样率

1、概念的提出

计算机只能处理离散的数字信号。模拟电压信号进入示波器后面临的首要问题就是连续信号的数字化（AD转化）问题。采样（Sampling）就是从连续信号到离散信号的过程。通过测量等时间间隔波形的电压幅值，并把该电压转化为用N位（N为ADC的分辨率）二进制代码表示的数字信息。采样率即是单位时间内对信号进行采样的次数，单位为SPS或Sa/s，表示1s内采样次数。Ex:...

示波器的带宽和采样率

zhuimeng_ruili的博客

05-23

1万+

一、带宽

二、采样率

三、带宽与采样率的关系

一、带宽

带宽是示波器的Y通道端口工作带宽。模拟示波器中随着输入信号的频率升高，通道放大器的增益会逐渐下降直至影响到测量精度，数字示波器同理则还要考虑到ADC。一般衡量绝对带宽的界限是频响曲线的-3dB节点，此时频响曲线刚好下降3dB。

一般示波器的频率响应是从DC（0Hz）开始的，标示带宽50MHz可以认为表示示波器的输入频率响应范围为DC-50MHz。

示波器的带宽至少应比被测系统最快的数字时钟速率高5倍。如果我们选择的示波器满.

示波器采样率设置多少比较合适？

Agitek008的博客

04-26

532

例如，如果示波器设置的触发条件是上升沿触发，但被测信号的上升沿非常陡峭，那么示波器的采样率就需要选择更高的值，以确保能够准确地捕捉到信号的上升沿细节。示波器采样率是指示波器对被测信号进行采样的频率，采样率越高，能够捕捉到的信号细节越多，但同时也会增加存储和处理数据的负担，降低示波器的响应速度。需要注意的是，示波器的采样率越高，就需要更多的存储空间和更快的数据处理能力，因此，示波器的采样率选择也需要考虑示波器本身的性能和限制。因此，如果需要测量低水平的信号，示波器的采样率应该选择足够高的值。

示波器你了解多少？存储深度是什么？

weixin_30421809的博客

08-09

4113

[导读]存储深度（Record Length）也称记录长度，它表示示波器可以保存的采样点的个数。存储深度如果为“20000个采样点”则一般在技术指标中会写作“2Mpts”（这里的pts可以理解为“points”

存储深度（Record Length）也称记录长度，它表示示波器可以保存的采样点的个数。存储深度如果为“20000个采样点”则一般在技术指标中会写作“2Mpts”（这里的p...

示波器的参数讲解

shl453581709的博客

12-20

8956

示波器的三个重要参数是：带宽、采样率、存储深度。

1.带宽定义：示波器带宽的定义没有变，就是输入一个正弦波，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%(即3dB衰减)的时候，该对应的频率就等于示波器带宽。

100MHz的带宽在测量100MHz的正弦波时，幅度会下降到原来的0.7，但是100mhz带宽的示波器不能测100mhz的方波，因为方波由基波和奇次谐波...

深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率

AirCity123的博客

01-12

1万+

作者：AirCity 2020.1.1

Aircity007@sina.com 本文所有权归作者Aircity所有喜欢可以加微信交流Q38825

深入了解示波器（四）：示波器的存储深度和采样率

“存储深度”也可称为“采样深度”、“记录长度”、“采样点数”，这个是示波器的一个重要指标，它表示示波器单次触发采集点的数量。采样率是指示波器的采样速率，表示每秒采样多少个点。按照奈奎斯特定律，采样率至...

详解示波器探头的5个基本问题及使用注意事项

10-19

有源探头主要是包括普通有源探头和有源指差分探头，对于有源探头，最大的安全电压限制经常是几十伏。　为了避免个人安全上的危险及潜在的损坏探头的危险，知道被测量的电压范围及需要使用的探头的电压限制，是非常有...

详解：如何用混合信号示波器探测模拟和数字信号

01-19

常见的混合信号示波器配置有4个模拟通道和16个数字通道，它们适合用于嵌入式微处理器板的查错。　图1所示的处理器板框图包含诸如电源、时钟、模数转换器(ADC)输入和数模转换器(DAC)输出等模拟信号，也有并行和串行的...

示波器模板测试功能介绍及应用详解

01-20

1.1模板测试概述模板测试功能主要用于信号质量的评估，通过在示波器中设置模板对波形进行实时测试，统计在规定的测试条件内测试的次数、失败的数据帧个数、失败比率、测试时间等，并显示测试的结果和输出测试的数据...

嵌入式硬件工程师与嵌入式软件工程师

示波器参数理解_示波器界面各参数含义-CSDN博客

示波器参数理解

最新推荐文章于 2023-09-07 23:34:54 发布

【ql君】qlexcel

最新推荐文章于 2023-09-07 23:34:54 发布

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示波器的三个重要参数是：带宽、采样率、存储深度。

100MHz的带宽在测量100MHz的正弦波时，幅度会下降到原来的0.7，但是100mhz带宽的示波器不能测100mhz的方波，因为方波由基波和奇次谐波组成，5次以下的谐波对方波波形影响很大，所有要较好的看清楚方波，示波器带宽至少要比待测波形频率大5倍。

2.采样率:每秒采样多少个样点。根据香农定理，为了避免波形混叠，采样率应该大于波形频率的2倍。

一般来说采样率是带宽的5倍即可，比如200M带宽的示波器，配1G采样率就可以了。追求更高的采样率无非为了抓小毛刺，但是这些高频毛刺在带宽层已经被滤掉了，更高的采样率并不能带来很好的收益。

3.存储深度：表示示波器可以保存的采样点的个数。

存储深度=采样率*采样时间。笔者一直执着地将它称为示波器中的第一关系式，因为很多工程师在使用示波器过程中因为忘记这个关系式而产生错误。如图2为中国首款智能示波器SDS3000的显示界面。右下方红色方框中，右边两个数值50MS/s和20ms/div相乘，再乘以10，就等于左边的数10MS。当前采样率为50MS/s，当前时基为20ms/div，因为水平轴是10格（有些示波器是12格或14格），因此采样时间为200ms, 50MS/s * 200ms = 10MS。就是说以50MS/s的采样率捕获200ms的波形，需要示波器的存储深度是10MS。

鼎阳科技SDS3000的显示界面

下面的示意图也清晰地演绎了这个关系式的重要性。第一个图形表明在采样率足够的前提下观察多个周期的样本，需要的存储深度深度很长，图示中需要36个采样点。第二个图形采样率依然保持不变，但存储深度变小，只有9个采样点，因此只能采样一个周期多点的波形。第三个波形仍然是存储深度很小，只有9个采样点，但仍然要采样和第一个图形一样多个周期的波形，其结果是采样率变小，测量得到的波形就会失真。

假如存储深度是“1千万个采样点”，示波器厂商写作10Mpts,10MS或10M的都有。这里，pts可以理解为points的缩写，S理解为Samples的意思。

存储器保存满了，达到存储深度的极限之后怎么办？我们可以将示波器的存储器理解为环形存储器。示波器不断采样得到新的采样点会填充进来，老的采样点会自动地溢出，这样周而复始的过程直到示波器被“触发信号”“叫停”或者间隔一定长的时间被强迫“叫停”为止。“叫停”一次，示波器就将存储器中保存的这些采样点“搬移”到示波器的屏幕上显示。这两次“搬移”之间等待的时间相对于采样的时间极其漫长，被称为“死区时间”。

对于高端示波器，存储器芯片一直是核心技术，对于里面的技术细节笔者知之甚少。示波器中的ADC速率太快，普通的存储介质根本来不及在这么短的时间内“吞吐”那么大量的数据量。

还是用具体的数字来理解高速ADC的超大数据量对存储器“吞吐量”提出的要求。譬如ADC的采样率是20GS/s，也就是说每秒钟要采样20G个点，而每个点是由8个0和1组成。如果ADC的输出是完全按照串行数据的传输到存储器中，那么传输速率就是160Gbps。这是什么概念？现在的PCI-Express 3.0的速率是 8Gbps，最高速的高速芯片在单板上传输速率能达到25Gbps，但还不成熟，也没有用到示波器上。高速ADC的采样点怎么传输到存储器中，这是一个难题! 其实这么高速的ADC也不可能是单芯片设计的，内部是由很多2.5GS/s或1.25GS/s，250MS/s的“小的”ADC“交织拼接”实现的。既然不完全是串行的方式实现，采用并行传输之后，传输到存储器的数据又怎么校准、对齐，再通过触发机制规整地显示到示波器屏幕上呢？这是示波器厂商的一点点小秘密。示波器发展到今天这方面门槛谈不上多高,但还是有那么一点点的。

一个示波器的带宽是40Mhz，40MHZ是指示波器能测量标准正弦波的能力.但因为平时用示波器测试时基本不是正弦波,所以我们在考虑示波器带宽时,通常会按被测信号频率的三倍来考虑,更高倍当然最好.所以一定要注意,不是40 MHZ的示波器就能测40MHZ的所有信号.如果是数字示波器要，注意存储深度、采样率等都是很重要的。

4.示波器的原理框图

示波器是测试设备，它的带宽应当比被测信号的带宽大，这样才不会失真，不会漏掉你想观察的东西。比如一个方波的频率是一兆赫，它有效的谐波却超过5兆赫，你用一个带宽只有一兆赫的示波器去显示，得到的是一个差不多是正弦波的显示，你用30兆赫的示波器一看，方波就是方波了。

首先第一个概念是，信号的带宽和信号的频率不是直接相关，而是和信号的上升时间相关。

比如方波，是一个频谱分量众多的信号，其包括了基波和高次谐波。它可以由很多个正弦波叠加而成。而示波器的带宽是有限的，所以使用示波器观察方波时，如果带宽不够，会把高次的谐波滤掉，方波看起来就像正弦波了。

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示波器参数理解

示波器的三个重要参数是：带宽、采样率、存储深度。1.带宽定义：示波器带宽的定义没有变，就是输入一个正弦波，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%(即3dB衰减)的时候，该对应的频率就等于示波器带宽。100MHz的带宽在测量100MHz的正弦波时，幅度会下降到原来的0.7，但是100mhz带宽的示波器不能测100mhz的方波，因为方波由基波和奇次谐

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专栏目录

示波器指标参数

12-09

1万+

带宽、采样率、存储深度是示波器的三大关键指标。

一、带宽

带宽是示波器最核心的参数，也是档次级的一个参数。简单的定义是：示波器测得正弦波的幅度不低于真实正弦波信号3dB 的幅度时的最高频率。

如图1，是一个理想的示波器带宽和幅度测量误差的曲线图。从图1可以看出，当被测正弦波的频率等于示波器的带宽(示波器的放大器的响应是一阶高斯型)时，幅度测量误差大约30%。如果想测量正弦波的幅度误差只...

两种示波器示波原理分析法的比较

01-20

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图形，便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。更广义地说，示波器是一种能够反映任何两个参数相互关联的X-Y坐标图形的显示仪器。示波器不仅应用于实验室，更成为信息时代不可缺少的辅助工具，利用示波器对电子产品的电路进行信号的检测和分析，可以大大提高检修效率。理解并掌握示波器的示波原理是解决这些问题的前提，但大多数同学对此难以理解。

　　文献[3]利用沙漏的单摆运动实验对示波器示波原理进行类比简化，解决了

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如何选择一个示波器？哪些参数是必须关注的？（四）

07-20

市场上如此多种类的示波器，该选择哪一款呢？示波器的广告宣传中，往往会凸显带宽和采样率两个非常重要的参数。但是，还有哪些隐藏在说明书中的参数需要我们关注呢？

数字示波器的主要参数

南坡居士的博客

09-07

451

数字示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。

【示波器的基本使用】以及【示波器按键面板上各个按键含义的介绍】

苹果tokenpocket官网app下载安卓|示波器的参数

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