示波器測(cè)量之帶寬與采樣率

b、采樣率

根據(jù)Nyquist采樣定律，采樣頻率必須2倍于信號(hào)最高頻率，即：

Fs > 2 * fmax

才能保證信號(hào)可以被無(wú)混疊的重構(gòu)出來(lái)。

（1）對(duì)于理想磚墻頻響來(lái)說(shuō)，采樣率=示波器帶寬*2，即可重構(gòu)出信號(hào)。但是該情況在真實(shí)世界中是不存在的，大多數(shù)示波器的頻響都是介于理想磚墻頻響和高斯頻響之間。

（2）對(duì)于高斯頻響，采樣率=示波器帶寬*4，可對(duì)被測(cè)信號(hào)中的大部分頻率成分進(jìn)行無(wú)混疊重構(gòu)。通常實(shí)際示波器的頻響大多比高斯頻響陡一點(diǎn)。

（3）對(duì)于最大平坦頻響，采樣率=示波器帶寬*2.5，即可對(duì)被測(cè)信號(hào)中的大部分頻率成分進(jìn)行恢復(fù)。目前一些高端示波器都可以做到利用2.5倍帶寬的采樣率來(lái)完成信號(hào)重構(gòu)。

是不是采樣率越高量測(cè)精度越高？

以1GHz正弦波觀(guān)測(cè)為例，見(jiàn)下圖。

以6GHz帶寬最大平坦頻響的示波器（20GSa/s和40GSa/s）為例，

被測(cè)信號(hào)為：1.25GHz時(shí)鐘，上升時(shí)間為100ps左右。測(cè)試結(jié)果如下圖：

由上圖可知，在采樣率為帶寬6.6倍時(shí)，相比3.3倍的情況，波形的重建并無(wú)太大改善。因此，采樣率夠用就好。

相反，更高的采樣率并不一定會(huì)帶來(lái)更高的量測(cè)精度，原因如下：

（1）更高的采樣率會(huì)使用多個(gè)ADC拼接，造成波形失真。

（2）采樣率過(guò)高，會(huì)使ADC的有效位數(shù)降低（可能只能達(dá)到4~5位的分辨率）。

因此，量測(cè)精度由多個(gè)因素共同決定，采樣率在夠用的前提下，不一定是越高越好，在有些情況下，高采樣率反而會(huì)帶來(lái)更差的量測(cè)精度。