二、確定測試信號帶寬
帶寬一般定義為正弦波輸入信號幅度衰減到 -3dB 時的頻率,即幅度的70.7% 。帶寬決定示波器對信號的基本測量能力。如果沒有足夠的帶寬,示波器將無法測量高頻信號,幅度將出現(xiàn)失真,邊緣將會消失,細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)將被丟失;如果沒有足夠的帶寬,得到的信號所有特性,包含響鈴和振鳴等都毫無意義。
一個決定您所需要的示波器帶寬有效經(jīng)驗—— “5倍經(jīng)驗準(zhǔn)則”:將您要測量的信號zui高頻率分量乘以5,使測量結(jié)果獲得高于2%的精度。
在某些應(yīng)用場合,您不知道你的感興趣的信號帶寬,但是您知道它的zui快上升時間,這時頻率響應(yīng)用下面的公式來計算關(guān)聯(lián)帶寬和儀器的上升時間: Bw=0.35/信號的zui快上升時間。
數(shù)字示波器帶寬有兩種類型:重復(fù)(或等效時間)帶寬和實(shí)時(或單次)帶寬。重復(fù)帶寬只適用于重復(fù)的信號,顯示來自于多次信號采集期間的采樣。實(shí)時帶寬是示波器的單次采樣中所能捕捉的zui高頻率,且當(dāng)捕捉的事件不是經(jīng)常出現(xiàn)或瞬變信號時就更為重要,實(shí)時帶寬與采樣速率緊密。
帶寬越高越好,但是更高的帶寬往往意味著更高的價格,因此應(yīng)按照預(yù)算來選擇您要觀察的信號頻率成分。
三、A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率(或采樣速度)
單位為每秒采樣次數(shù)( S/s ),指數(shù)字示波器對信號采樣的頻率。示波器的采樣速率越快,所顯示的波形的分辨率和清晰度就高,重要信息和事件丟失的概率就越小。
如果需要觀測較長時間范圍內(nèi)的慢變信號或低頻信號,zui小采樣速率就發(fā)揮了作用,為了在顯示的波形記錄中保持固定的波形數(shù),需要調(diào)整水平控制旋鈕,而所顯示的采樣速率也將隨著水平調(diào)節(jié)旋鈕的變化而變化。
如何計算采樣速率?計算方法取決于所測量的波形類型,以及示波器所采用的信號重建方式,例正弦插入法,矢量插入法等。為了準(zhǔn)確地再現(xiàn)信號并避免混淆,奈奎斯定理規(guī)定:信號的采樣速率必須不小于其zui高頻率成分的兩倍。然而,這個定理的前提是基于無限長時間和周期連續(xù)的信號。由于示波器不可能提供無*的記錄長度,而且從定義上看,低頻干擾是不連續(xù)的,也不是周期的,所以采用兩倍于zui高頻率成分的采樣速率通常是不夠的。
實(shí)際上,信號的準(zhǔn)確再現(xiàn)取決于其采樣速率和信號采樣點(diǎn)間隙所采用的插值法,即波形重建。一些示波器會為操作者提供以下選擇:測量正弦信號的正弦插值法,以及測量矩形波、脈沖和其他信號類型的線性插值法。
有一個比較采樣速率和信號帶寬時很有用的經(jīng)驗法則:如果您正在觀察的示波器有內(nèi)插(通過篩選以便在取樣點(diǎn)間重新生成),則(采樣速率 / 信號帶寬)的比值至少應(yīng)為 4∶1 ;無正弦內(nèi)插時,則應(yīng)采取 10∶1 的比值。
四、屏幕刷新率也稱為波形更新速度
所有的示波器都會閃爍,示波器每秒鐘以特定的次數(shù)捕獲信號,在這些測量點(diǎn)之間將不再進(jìn)行測量,這就是波形捕獲速率,也稱屏幕刷新率,表示為波形數(shù)每秒( wfms/s )。一定要區(qū)分波形捕獲速率與A/D采樣速率的區(qū)別。采樣速率表示示波器在一個波形或周期內(nèi)A/D采樣輸入信號的頻率 ; 波形捕獲速率則是指示波器采集波形的速度。波形捕獲
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