精確測脈沖，示波器帶寬要多高？

一波未平，一波又起。又有用戶來投訴示波器和波形發(fā)生器這一對夫妻了：“我新買了33250A，用它輸出50MHz的脈沖，怎么示波器觀察像正弦波啊?你這臺33250A有問題吧?但如果把信號改為10MHz的方波，就看上去是非常好的脈沖”。這位用戶投訴的33250A，是安捷倫80MHz的函數(shù)和任意波形發(fā)生器，可以產(chǎn)生可變上升沿的50MHz的脈沖。上升和下降沿小于5ns.

我們首先按照常理回答這個用戶：“一般用戶理解脈沖，通常是方方正正的，但這是不可能的，因為這需要無窮快的上升沿，這這就意味這信號帶寬無窮大，不僅難以實現(xiàn)，而且會帶來更多的電磁輻射問題。因此，如果示波器測量出這個方波的上升沿不于5ns，就應(yīng)該沒問題。”但用戶隨后跟了一句：“我測了上升沿，可不止5ns”。

在我們脫口而出“要不你送我們維修部檢查一下”之前，我隨口問了一句：“你用的示波器帶寬是多少”。用戶很堅定地回答：“100MHz，測這個50MHz的信號沒問題”

這就是問題了。實際上，一臺100MHz帶寬的示波器對33250A50MHz的脈沖進行測試，即使采樣率再高，測試5ns上升沿的50MHz脈沖，顯然是不夠的。

首先脈沖波是一個頻譜分量眾多的信號，其包括了基波和高次諧波。這樣，信號的帶寬不是有頻率決定的，而是上升沿。所以脈沖信號的帶寬要高于信號的實際頻率。而示波器的帶寬是有限的，所以使用示波器觀察脈沖時，如果帶寬不夠，看起來就像一個正弦波。如下圖：

相比于被測信號，示波器的帶寬越大，脈沖信號的高次諧波分量越容易被抓到，信號就越不會失真。

可以通過以下方法估算測試信號的帶寬，已經(jīng)需要多大帶寬的示波器來測量：

l根據(jù)信號的最快上升沿時間t (信號從10%~90%的閾值時間)，計算信號的實際帶寬：信號帶寬(BWsignal)=0.35/t.這就說是信號中絕大多數(shù)信號頻譜分量分布的帶寬。以33250A的輸出脈沖為例，t=5ns，信號帶寬(BWsignal)=70MHz

l根據(jù)測量精度的要求，選擇合適帶寬的示波器。用不同帶寬示波器測量信號，會得到不同的誤差。通常用以下方法估算測量誤差：

以33250A為例， 50MHz 脈沖的帶寬是70MHz， 如果希望測量誤差小于2%，就需要示波器的帶寬必須5倍于信號的帶寬，即350HMz 帶寬。

一句話，脈沖波帶寬取決于上升沿;要根據(jù)測量精度要求，來選用合適帶寬的示波器。