示波器的带宽与采样率是什么关系
安捷伦采样率对示波器带宽的影响
安捷伦采样率对示波器带宽的影响41今日电子? 2007年8月采样率对示波器带宽的影响安捷伦科技公司ＰｈｉｌＳｔｅａｒｎｓ在针对某个测量需求而选择示波器时，我们首先考虑的第一件事就是需要多大的带宽才能精确地重建我们的信号。
毕竟，示波器的带宽能够告诉我们将保持多大的频谱频率以及能够兼容的最大信号跳变速度。
它的额定带宽，例如“５００ＭＨｚ型”你所能捕捉、频率分量取决于它的采样速率，简单分析带宽、深度三者之间的关系，们对带宽的影响，量。
快速回顾奈奎斯特定理我们熟悉的奈奎斯特－少是信号最高频率的两倍。
其额定带宽的两倍，的带宽下降。
但是，奈奎斯特定理也在理论上假设了一个滤波器，称为“砖墙式”滤波器，它不仅能够通过所有低于带宽截止频率界限的频率分量，而且消除了所有高于此带宽的频率分量（如图１所示）。
具有硬件／软件砖墙式滤波功在通常的主流示波器中，其滤波器们的时域响应都是比较容易预测的。
所需的权衡之处在于，必须采用更加保守的采样速率，过采样带宽要达到４倍以上。
只要我们保持４倍的过采样速率，那么就可以保证示波器的额定带宽。
但是，任何会引起采样速率下降的因素都示波器的显示窗口大小所以没有一种能够让时间但（采样）５ＧＳ／ｓ的采１０时间分割设置为１００ｎｓ／ｄｉｖ。
×１０ｄｉｖ，即５００点。
那么采样速率就可以保图１在理想的砖墙式滤波器下，采样速率逼近奈奎斯特－香农采样定理的２倍以上的理论限制图２实际的示波器输入滤波器特征采用了更加保守的过采样速率，一般为４倍速率，那么就会导致数据量超过存储器的最大容量，我们必须降低采样速率，以填充所分配的时间区间。
通过下列图形（如图３所示），我们很容易理解如何降低采样速率以达到较慢的扫描速度。
假设现在有两台５００ＭＨｚ带宽的示波器，其中具有较大存储容量的示波器可以在更多的设置下维持较高的采样速率。
这说明什么呢？失真现象。
这出现在１μｓ／ｄｉｖ设置下。
这时，采样速率的任何下降都会导致示波器的有效带宽降低。
数字示波器技术性能指标
三、数字示波器的技术性能指标
3、 存储深度 存储深度是指DSO的采样存储器能够连续存入样点的最大字节数，单位为Kpts或 Mpts（pts是每秒样点），也称为记录长度。 记录长度大的DSO，扫速在较大范围调节时，采样速率不必跟着变化。同时，增 大记录长度后，能存放更多的样点，并能捕捉到更多波形的细节。
三、数字示波器的技术性能指标
5、波形处理性能 现代数字示波器的波形处理平台是计算机。 由于采用了DSP（数字信号处理）等先进技术因此波形处理能力都较强。 在硬件系统（如采用64位处理器，内核工作频率达2.5GHz，能以高达800Mpts的速 率把波形数据送到主存储器中等）和软件系统（如采用64操作系统，软件可寻址 4Gb大小存储器，以及具有波形处理优化的技术等）都有各自的高端技术，使波形处 理性能更趋完美。
三、数字示波器的技术性能指标
2、采样速率 采样速率通常指DSO进行A/D转换的最高速率，是单位时间内对输入模拟信
号的采样次数，单位为MSa/s或GSa/s。采样率越高，采样间隔越密，波形失真 越小。
在DSO的使用中，实际采样速率是随选用扫速变化而变化的。其最高采样速 率应当对应与最快的扫速。例如，最快扫速为1ns/div，按每格50个采样点计， 50/1ns=50GSa/s，即最高采样速率是50Sa/s。当每格采样点数N确定后，采样 速率与扫速成反比。
1.0 0.707
BW
三、数字示波器的技术性能指标
在DSO中两种与采样速率相关的带宽： ① 等效带宽：是指用DSO测量重复信号（周期性信号）时的带宽，也称重复带宽。由
于使用了非实时等效采样（随机采样或顺序采样）来重构伪波形，因此等效带宽可 以做得很宽，有的达几十GHz。 ② 单次带宽：也称有效存储带宽，是指用DSO测量单次信号时，能完整地显示被测波 形的带宽。实际上，一般DSO通道硬件的带宽是足够的，主要受波形上采样点数量 的限制。因此，单次带宽一般只与采样速率和波形重组的方法有关。
示波器带宽和采样率说明
示波器带宽和采样率说明在具体测试过程中，示波器到底选择多少带宽比较合适呢？首先，看下面的实例。
从上图可以看出，带宽越大，所能显示的信号频率分量越丰富，也就能更加接近真实的信号波形。
1、示波器带宽的精确计算可按照以下步骤来完成计算：a、判断被测信号的最快上升/下降时间b、判断最高信号频率ff = 0.5/RT (10%~90%)f = 0.4/RT (20%~80%)c、判断所需的测量精确度d、计算所需带宽。
举例说明：判断一个高斯响应示波器在测量被测数字信号时所需的最小带宽，其中被测信号最快上升时间为1ns（10%~90%）：f = 0.5/1ns = 500MHz若要求3%的测量误差：所需示波器带宽= 1.9*500MHz = 950 MHz若要求20%的测量误差：所需示波器带宽= 1.0*500MHz = 500MHz因此，决定示波器带宽的重要因素是：被测信号的最快上升时间。
示波器的系统带宽由示波器带宽和探头带宽共同决定：a、高斯频响：系统带宽=b、最大平坦频响：系统带宽= Min{示波器带宽，探头带宽}例如：1GHz带宽的示波器，配置1GHz带宽的无源探头，若它们的频响为高斯频响，则系统带宽为：700MHz左右。
2、影响示波器带宽的因素通常，这些因素有：采样率、频响曲线。
a、频率曲线：频响曲线如下图所示b、采样率根据Nyquist采样定律，采样频率必须2倍于信号最高频率，即：Fs > 2 * fmax才能保证信号可以被无混叠的重构出来。
（1）对于理想砖墙频响来说，采样率=示波器带宽*2，即可重构出信号。
但是该情况在真实世界中是不存在的，大多数示波器的频响都是介于理想砖墙频响和高斯频响之间。
（2）对于高斯频响，采样率=示波器带宽*4，可对被测信号中的大部分频率成分进行无混叠重构。
通常实际示波器的频响大多比高斯频响陡一点。
（3）对于最大平坦频响，采样率=示波器带宽*2.5，即可对被测信号中的大部分频率成分进行恢复。
示波器带宽和采样率选择
1 电源测量中带宽的选择示波器带宽有四个相关名词：模拟带宽、数字带宽，系统带宽和触发带宽。
数字带宽等于采样率的一半，实用意义不大。
触发带宽是示波器厂商“硬”造出来的一个概念，是指示波器触发电路可以正常工作的最大输入正弦信号的频率。
对于高端示波器，触发电路在输入信号频率超过一定大小就不能工作了! 系统带宽是指示波器前端放大器和探头、测试夹具等组成的测量系统的带宽。
一般不特别说明，带宽即是指示波器的模拟带宽,也就是示波器前端放大器的幅频特性曲线的截止频率点。
示波器的放大器是低通滤波器，其幅频特性曲线如图1所示，带宽就是输入电压幅值降低到输入 -3dB(70.7%)时的截止频率点。
带宽选择的理论依据，用一句话来概括就是带要能覆盖被测信号能量的99%以上。
我们知道，任何信号都可以分解为无数次谐波的叠加，但是被测信号分解到多少次谐波之后能量会衰减到只剩下1%呢？这个答案不直观，因此带宽的选择是示波器行业的销售人员几乎每天都会遇到的问题。
这个问题有时侯很严肃，有时侯很滑稽。
其实，带宽的选择是一个相对的结果，它取决于被测信号的类型和测量的准确度。
最关键的因素是上升时间。
上升时间越小，上升沿越陡，被测信号的高次谐波含量越丰富，需要的带宽越大。
这里面就需要一些数学上的推导来确定具体上升时间和信号能量之间的量化关系。
业内比较认可的两个带宽选择的原则是：•当被测信号是串行数据时，串行数据的上升时间如果大于20% UI（一个比特位的时间长度），那么示波器带宽只要达到被测信号比特率的1.8倍就能覆盖信号能量的99.9%。
如果上升时间大于30% UI,只要1.2倍信号的比特率就足够了。
现实电路中，串行数据的上升时间绝大多数在接收端时都大于30%了。
因此，对于3Gbps的SATA信号，在经过夹具之后用4GHz示波器就可以。
大家可以用4GHz、6GHz、13GHz测试后比较一下看看。
•电源不是串行信号，上面的规则并不适用。
在很久很久以前，业内一就直流传的带宽选择依据是“3到5倍”法则，即带宽是被测信号频率的“3到5倍”。
示波器带宽原理
示波器带宽原理
示波器（或称为示波仪）带宽是指示波器能够准确显示的频率范围。
示波器的带宽取决于其对输入信号的处理和显示能力。
示波器的带宽原理如下：
1. 输入信号：示波器的带宽是由输入信号决定的，它表示示波器能够准确显示的最高频率。
输入信号在进入示波器之前会经过前端放大器，然后进入示波器的采样系统。
2. 前端放大器：示波器的前端放大器负责放大输入信号。
放大器的带宽限制了示波器可以准确显示的最高频率。
放大器的带宽一般指-3 dB 降低的频率，即在该频率处输入信号的幅度下降到输入信号基准值的0.707 倍。
3. 采样系统：示波器的采样系统对输入信号进行采样，并将信号转换为数字形式。
采样系统的带宽限制了示波器可以准确采样的最高频率。
采样频率必须满足奈奎斯特采样定理，即采样频率至少是被采样信号最高频率的两倍。
4. 数字处理和显示：示波器将采样到的信号进行数字处理和显示。
示波器的数字处理和显示系统的带宽取决于数字处理器和显示器的性能。
数字处理和显示系统的带宽限制了示波器可以准确显示的最高频率。
综上所述，示波器的带宽取决于前端放大器、采样系统以及数字处理和显示系统的性能。
示波器的带宽越高，它能够显示的最高频率就越大，因此能够准确显示高频部分的信号。
示波器带宽限制原理
示波器带宽限制原理
示波器带宽限制原理是指示波器在测量信号频率时会受到带宽限制的影响。
简单来说，带宽是指可以通过的频率范围，超出带宽范围的信号将无法准确显示。
示波器带宽限制的原因主要有两个。
首先，示波器的前端电路和信号处理电路是通过各种滤波器组成的，而滤波器的特性决定了示波器的带宽范围。
其次，示波器的采样速率也影响了带宽限制。
根据奈奎斯特定理，要准确重构一个信号，采样频率至少要是信号频率的2倍。
因此，示波器的带宽也受到采样速率的限制。
带宽限制会对示波器的信号测量产生一些影响。
首先，如果测量的信号频率超过了示波器的带宽范围，那么示波器将无法显示出准确的波形。
其次，即使信号频率在带宽范围内，示波器的带宽限制也会导致波形失真和幅度衰减。
这是因为示波器对高频信号响应较差，无法完全捕捉到高频信号的细节。
为了解决示波器带宽限制的问题，可以采取一些措施。
一是选择更高频率范围的示波器，以确保测量信号的频率在其带宽内。
二是减小信号频率，避免超过示波器的带宽范围。
三是对信号进行预处理，如使用滤波器进行降频处理，以适应示波器的带宽。
四是采用更高的采样速率，以增加示波器的带宽范围。
总而言之，示波器的带宽限制原理是指示波器在测量信号时受到限制的频率范围。
带宽限制会导致信号失真和幅度衰减，因
此在使用示波器进行信号测量时需要注意信号频率和示波器的带宽匹配，或者采取一定的措施进行适配。
示波器的采样率和带宽的意义和区别
示波器的采样率和带宽的意义和区别示波器是一种广泛应用于电子测量和故障排除的仪器。
而示波器的采样率和带宽是评估和选择示波器性能的两个重要指标。
本文将详细介绍示波器的采样率和带宽的意义和区别。
一、采样率的意义示波器的采样率是指示波器在单位时间内对电信号进行采样的次数。
采样率决定了示波器对待测信号进行还原的能力。
采样率的意义主要体现在两个方面：1. 信号还原能力采样率越高，示波器对信号的还原能力越强。
通过提高采样率，可以更准确地还原高频信号的波形。
如果采样率低于信号的最高频率，会导致信号失真，无法正确观察和分析。
2. 防止混叠根据香农奎斯特定理，采样频率必须大于被测信号最高频率的两倍，才能避免混叠现象的发生。
混叠现象会导致信号频率信息失真，严重影响测量结果的准确性。
二、带宽的意义示波器的带宽是指示波器能够测量和展示的信号频率范围。
带宽决定了示波器能够准确显示高频信号的能力。
带宽的意义主要体现在以下方面：1. 频率响应带宽决定了示波器对输入信号的频率响应能力。
示波器的带宽越宽，频率响应范围越广，可以测量和观察更高频率范围内的信号。
2. 带宽限制示波器的带宽限制是由示波器的硬件设计和信号处理算法决定的。
当输入信号超过示波器的带宽限制时，示波器无法正确显示信号的频谱信息，会导致波形失真和测量误差。
三、采样率和带宽的区别采样率和带宽是示波器性能的两个重要指标，它们在以下几个方面有所区别：1. 概念定义采样率是指示波器在单位时间内对信号进行采样的次数；带宽是指示波器能够测量和展示的信号频率范围。
2. 表征方式采样率用“频率”来表示，带宽用“频率范围”来表示。
3. 功能作用采样率主要决定示波器对信号波形的还原能力和防止混叠现象的能力；带宽主要决定示波器对信号频率的测量和展示能力。
4. 相关性采样率和带宽是相互关联的，两者关系可以用香农奎斯特定理进行描述。
示波器的带宽必须大于被测信号最高频率的两倍，才能满足采样定理。
示波器的三大基本参数
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。
示波器基本概念之带宽、采样率，与奈奎斯特定理
示波器基本概念之带宽、采样率，与奈奎斯特定理1. 简介高速数字器/示波器的模拟前端有两项主要组件，就是模拟输入电路及模拟数字转换器(ADC)。
模拟输入电路将信号衰减、放大、过滤、及／或耦合，使ADC的数字化能达到最佳。
ADC将处理过的波型做取样，将模拟输入信号转换为代表经过处理之数字信号的数字值。
图 12. 带宽(Bandwidth)带宽 (Bandwidth) 描述的是模拟前端在振幅损失最少的前提下，将信号从外部世界传入ADC的能力。
采样率是ADC将模拟输入波型转换为数字数据的频率。
奈奎斯特定理 (Nyquist Theorem) 说明采样率和受测信号的频率之间的关系。
以下将更详细地讨论这三个名词。
带宽形容一个频率范围，在这个范围内，输入信号可以用振幅损失最少的方式，穿过模拟前端──从探测器的前端或测试设备到达 ADC 的输入端。
带宽指定为正弦曲线输入信号衰减至原振幅之 70.7% 时的频率，亦称为 -3 dB 点。
下图说明 100 MHz 高速数字器的典型输入反应。
图 2举例来说，如果将1 个 1 V、100 MHz 的正弦波，输入带宽为 100 MHZ 的高速数字器中，信号会被数字器的模拟输入途径衰减，而被取样的波型振幅约为 0.7 V。
图 3数字器的带宽最好比要测量的信号中的最高频率高3 ~ 5 倍，以期在最低的振幅误差下撷取信号（所需带宽= (3 至 5)*欲测频率）。
受测信号的理论振幅误错可以从数字器带宽与输入信号带宽(R)之间的比例计算得知。
图 4举例来说，在使用 100 MHz 高速数字器测量 50 MHz 正弦曲线信号时（其比例 R=2），误差大约为 10.5%。
另一个和带宽有关的重要主题是上升时间 (Rise time)。
输入信号的上升时间是指信号从最大信号振幅的 10% 转换到 90% 的时间，而且与带宽成反向相关，由以下公式呈现。
此公式采用单极模型，R-C 限制输入反应为基础。
带宽、采样率和存储深度-示波器
带宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大关键指标。
相对于工程师们对示波器带宽的熟悉和重视，采样率和存储深度往往在示波器的选型、评估和测试中为大家所忽视。
这篇文章的目的是通过简单介绍采样率和存储深度的相关理论结合常见的应用帮助工程师更好的理解采样率和存储深度这两个指针的重要特征及对实际测试的影响，同时有助于我们掌握选择示波器的权衡方法，树立正确的使用示波器的观念。
在开始了解采样和存储的相关概念前，我们先回顾一下数字存储示波器的工作原理。
图1 数字存储示波器的原理组成框图输入的电压信号经耦合电路后送至前端放大器，前端放大器将信号放大，以提高示波器的灵敏度和动态范围。
放大器输出的信号由取样/保持电路进行取样，并由A/D转换器数字化，经过A/D转换后，信号变成了数字形式存入内存中，微处理器对内存中的数字化信号波形进行相应的处理，并显示在显示屏上。
这就是数字存储示波器的工作过程。
采样、采样速率我们知道，计算机只能处理离散的数字信号。
在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（模/数转化）问题。
一般把从连续信号到离散信号的过程叫采样（sampling）。
连续信号必须经过采样和量化才能被计算机处理，因此，采样是数字示波器作波形运算和分析的基础。
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八位二进制代码表示的数字信息，这就是数字存储示波器的采样。
采样电压之间的时间间隔越小，那么重建出来的波形就越接近原始信号。
采样率（sampling rate）就是采样时间间隔。
比如，如果示波器的采样率是每秒10G次（10GSa/s），则意味着每100ps进行一次采样。
图2 示波器的采样根据Nyquist采样定理，当对一个最高频率为f 的带限信号进行采样时，采样频率SF 必须大于f 的两倍以上才能确保从采样值完全重构原来的信号。
这里，f 称为Nyquist频率，2 f 为Nyquist采样率。
对于正弦波，每个周期至少需要两次以上的采样才能保证数字化后的脉冲序列能较为准确的还原原始波形。
示波器带宽和采样率
• 带宽是示波器的重要指标之一，和放大器带宽定义相同，即所谓-3dB点， 在示波器输入端输入正弦波信号时，幅度衰减至原信号幅度的0.707倍 的那个频率点，称之为示波器带宽。也就是说，假如一个示波器的带宽 为100MHz的话，用它测试一个频率为100MHz，振幅为1Vpp的信号时， 最后所测的信号幅度只有100MHz，0.707Vpp了。 带宽是模拟上的，能够测试信号频率的范围。如果一个ADC的采样频率 为5G，但是前面加一个100M的低通滤波器，那采样率就是5G，带宽就 是100M了。带宽反映了这个示波器能够测试的频率范围，如果超过这 个频率范围，就不准确了。
•
1.0 0样多少个样点。 • 有一条最基本的原则：采样频率不得低于信号带宽的2倍。 • 一般来说采样率是带宽的4－5倍就可以比较准确地再现波 形。
带宽与采样率
• 示波器的带宽（BW）直接表现出它所能测量信号的最小 上升时间（Tr），它们之间的关系为：BW=0.35/Tr。 • 示波器上标称的采样率都为实时采样率，采样率跟带宽一 般没直接关系。 • 对带宽为60M的示波器，它能测量的最小上升时间约为 6ns。对常规信号来说，示波器带宽与所测信号频率之间 的关系满足三倍（精度90%）或者五倍（精度97%）原则， 对三倍原则60M带宽示波器所能测量的最大频率为20M。
简单的例子
• 对于在测量500ps上升时间(10-90%)时具有正确的高斯 频率响应的示波器，确定其所需的最小带宽；如果信号的 上升/下降时间约为500ps(按10%到90%的标准定义)，那 么该信号的最大实际频率成分((fknee)就约为1GHz。 • fknee=(0.5/500ps)=1GHz • 如果在进行上升时间和下降时间参数测量时允许20%的 定时误差，那么带宽为1GHz的示波器就能满足该数字测 量应用的要求。但如果要求定时精度在3％范围内，那么 采用带宽为2GHz的示波器更好。 • • • • 20％定时精度： 示波器带宽＝1.0x1GHz＝1.0GHz 3％定时精度： 示波器带宽＝1.9x1GHz＝1.9GHz
示波器的带宽和采样频率
采样率是数字上的，每秒采样多少个样点。
采样率理论上需要满足农效香采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。
但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等，Siglent系列示波器采用先进的波形重构算法,同时配备有插值算法，精确重构波形。
一般来说采样率是带宽的4－5倍就可以比较准确地再现波形带宽与采样率示波器的带宽（BW）直接表现出它所能测量信号的最小上升时间（Tr），它们之间的关系为：BW=0.35/Tr。
示波器上标称的采样率都为实时采样率，采样率跟带宽一般没直接关系。
对带宽为60M的示波器，它能测量的最小上升时间约为6ns。
频率为1M的信号其上升沿也可做到只有200ps，拿这个示波器来测量这个信号的话其上升沿的测量值将大于6ns（探头有‘损耗’），严重失真。
对常规信号来说，示波器带宽与所测信号频率之间的关系满足三倍（精度90%）或者五倍（精度97%）原则，对三倍原则60M带宽示波器所能测量的最大频率为20M。
示波器知识100问1．对一个已设计完成的产品，如何用示波器经行检测分析其可靠性？答：示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一，通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常，验证设计是否恰当。
这对提高可靠性极有帮助。
当然对波形的正确分析判断有赖于工程师自身的经验。
2．决定示波器探头价格的主要因素是什么？答：示波器的探头有非常多的种类，不同的性能，比如高压，差分，有源高速探头等等，价格也从几百人民币到接近一万美元。
价格的主要决定因素当然是带宽和功能。
探头是示波器接触电路的部分，好的探头可以提供测试需要的保真度。
为做到这一点，即使无源探头，内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)。
3．一般的示波器探头的使用寿命有多长时间？探头需不需要定期的标定？答：示波器的探头寿命不好说，取决于使用环境和方法。
标准对于探头没有明确的计量规定，但是对于无源探头，至少在更换探头，探头交换通道的时候，必须进行探头补偿调整。
决定示波器性能高度的模拟技术-中国电子仪器行业协会
决定示波器性能高度的模拟技术来源:电子产品世界作者：李健虽然示波器不是对硬件要求最高的仪器，鉴于示波器是众多工程师最熟悉也是测试仪器细分市场最大的单台仪器，所以我们采访了全球能将示波器带宽做到GHz级别厂商中的几家代表，从示波器的硬件分析入手，带大家一起了解示波器的核心设计单元。
带宽，采样率和存储深度，是决定一台示波器市场价值最直观的三大特性，其中带宽是最明显能体现示波器的性能的指标，采样率的数值和带宽有着一定的联系，而这两个数值则直接关系到示波器的最终售价，其数值也基本都是由模拟单元的硬件性能决定的。
示波器的架构经历了几十年的沉淀，特别是最近二十年数字示波器的高速发展，已经基本趋于稳定，普源精电(RIGOL)副总裁邢飞介绍，当代数字示波器的基本组成主要包括：模拟前端(负责信号调理)-> 模数转换器 (调理后信号数字化)-> 数据采集/存储/信号处理-> 显示与人机接口。
其中前两个部分决定了示波器绝大部分性能指标，也是示波器的核心所在。
带宽与模拟前端带宽，是选择示波器时最基本的参数，从2004年的30GHz问世，到45GHz的出现，这期间等待了5年，而到60GHz示波器的出现只有短短的3年，而最近的12个月里，示波器三强纷纷更新了自己的最顶级配置示波器，一切仿佛对2002-2004年示波器性能军备竞赛的翻拍。
就在今年4月，力科从2004年开始拥有了多年的数字示波器带宽性能之最的皇冠被安捷伦占据，安捷伦的Infiniium 90000Q最高带宽做到了63GHz，超过了力科LabMaster10Zi 的60GHz。
当两家主要竞争对手都推出60GHz级别的示波器之后，下一步，我们期待泰克科技如何应对。
决定带宽的关键是示波器的模拟前端，包括衰减器, 放大器和相关电路，是被测信号进入示波器的大门，示波器的测试信号带宽很多情况下都是由模拟前端的带宽决定的，也就是直接影响了示波器的本底噪声和量程。
【经典】示波器基础知识100个问答（二）
【经典】示波器基础知识100个问答（二）示波器是我们射频工程师的左膀右臂，把示波器玩好玩精是我们的必备技能之一。
上期《【经典】示波器基础知识100个问答（一）》，我们精选了50个经典问答，这期再给大家带来另外50个经典问答。
六、51-60-------------------------51．在实际工作中，当碰到突发的毛刺信号，如何捕捉和测试？答：比如我们在进行时钟测试时，经常会碰到偶发毛刺信号，该信号将会对我们的电路产生误动作，因此捕获该信号成为测试的关键，由于事先我们无法判断该毛刺为正还是为负，因此我们须先利用TDS5000示波器的数字荧光功能即快速波形捕获模式结合无限余辉查看毛刺特征，然后利用示波器的高级触发功能——脉宽触发依照信号特征，如：小于正常时钟脉冲宽度触发。
52．毛刺/脉宽触发的应用场合有哪些？答：毛刺/脉宽触发一般有两种典型应用场合，一是同步电路行为，如利用它来同步串行信号，或对于干扰非常严重的应用，无法用边沿触发正确同步信号，脉宽触发就是一个选择；另一是用来发现信号中的异常现象，如因干扰或竞争引起的窄毛刺，由于该异常是偶发显现，必须用毛刺触发来捕获(另一种方法是峰值检测方式，但峰值检测的方法有可能受其最大采样率的限制，同时，一般是能看，不能测)。
若被测对象的脉冲宽度是50ns，而且该信号没有任何问题，也就是说，没有因干扰，竞争等问题引起的信号畸变或更窄的，用边沿触发就可同步该信号，无需使用毛刺触发。
有不少用户将脉宽触发设置为10ns ~ 30ns，幸运的是，5462x和546?x是业界难得的能完成该操作的仪器。
若想验证该10MHz方波中有无异常脉冲，包括比50ns窄很多的脉冲，就会用到脉宽或毛刺触发, 也就有可能会用到5ns的设置。
53．安捷伦的数字示波器有没有DPO功能？答：DPO是一个专用名词，只有一个示波器公司使用该名词，安捷伦对应的功能叫MegaVision，和DPO相同之处是：①可以直接信号中的异常现象。
示波器带宽和采样率(泰克,安捷伦)
每台示波器都有一个频率范围，比如10M、60M、100M……，我手头用的示波器标称为60MHz，是不是可以理解为它最大可以测到60MHz？可我用它测4.1943MHz的方波时都测不到，这是什么原因？答：60MHz带宽示波器，并不意味着可以很好地测量60MHz的信号。
根据示波器带宽的定义，若输入峰峰值为1V的60MHz正弦波到60MHz带宽示波器上，您在示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。
如果测试方波，选择示波器的参考标准应是信号上升时间，示波器带宽＝0.35/ 信号上升时间×3，此时您的上升时间测量误差为5.4%左右。
示波器的探头带宽也很重要，若使用的示波器探头包括其前端附件构成的系统带宽很低，将会使示波器带宽大大下降。
如若使用20MHz带宽的探头，则能实现的最大带宽是20MHz，如果在探头前端使用连接导线，将会进一步降低探头性能，但对4MHz左右方波不应有太大影响，因为速度不是很快。
另外还要看一下示波器使用手册，有的60MHz示波器在1:1设置下，其实际带宽将锐减到6MHz以下，对于4MHz左右的方波，其三次谐波是12MHz，五次谐波是20MHz，若带宽降到6MHz，对信号幅值衰减很大，即使能看到信号也绝对不是方波，而是幅值被衰减了的正弦波。
当然，测不出信号的原因可能有多种，如探头接触不好(该现象很容易排除)，建议用BNC电缆连接一函数发生器，检验该示波器本身有没有问题，探头有没有问题，如有问题，可和厂家直接联系。
问题2：有些瞬时信号稍纵即失，如何捕捉并使其重现？答：将示波器设置成单次采集方式(触发模式设置成Normal，触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式)，注意示波器的存储深度将决定您能采集信号的时间以及能用到的最大采样速率。
问题3：在PLL中周期抖动可以衡量一个设计的好坏，但是要精确测量却非常困难，有什么方法和技巧吗？答：在使用示波器时，要注意其本身的抖动相关指标是否满足您的测试需求，如示波器本身的触发抖动指标等。
示波器主要技术指标及选择
一、数字示波器的主要性能指标在选择数字示波器时，我们主要考虑其是否能够真实地显示被测信号，即显示信号与被测信号的一致性。
数字示波器的性能很大程度上影响到其实现信号完整性的能力，下面根据其主要性能指标进行详细分析。
示波器最主要的技术指标是带宽、采样率和存储深度1、带宽如图1所示,数字示波器带宽指输入不同频率的等幅正弦波信号，当输出波形的幅度随频率变化下降到实际幅度的70。
7％时的频率值（即f—3dB）。
带宽决定了数字示波器对信号的基本测量能力。
随着信号频率的增加，数字示波器对信号的准确显示能力下降。
实际测试中我们会发现，当被测信号的频率与数字示波器带宽相近时，数字示波器将无法分辨信号的高频变化，显示信号出现失真.例如：频率为100MHz、电压幅度为1V的信号用带宽为100MHz的数字示波器测试，其显示的电压只有0.7V左右。
图2为同一阶跃信号用带宽分别为4GHz、1。
5GHz和300MHz的数字示波器测量所得的结果.从图中可以看出,数字示波器的带宽越高,信号的上升沿越陡，显示的高频分量成分越多，再现的信号越准确。
实际应用中考虑到价格因素（数字示波器带宽越高价格越贵)，经过实践经验的积累,我们发现只要数字示波器带宽为被测信号最高频率的3—5倍,即可获得±3％到±2％的精度,满足一般的测试需求。
示波器所能准确测量的频率范围，大家都遵循测量的五倍法则:示波器所需带宽=被测信号的最高信号频率*5，使用五倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过＋/－2%，对大多的操作来说已经足够。
2、采样率，指数字示波器对信号采样的频率，表示为样点数每秒(S/s)。
示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就越高，重要信息和事件丢失的概率就越小,信号重建时也就越真实。
根据奈奎斯特定理，采样速率要大于等于2倍的被测信号频率，才能不失真地还原原始信号.但这个定理的前提是基于无限长的时间和连续的信号，在实际测试中，数字示波器的技术无法满足此条件。
采样率是数字上的,每秒采样多少个样点。而带宽则是模拟上的,能够[002]
![采样率是数字上的,每秒采样多少个样点。而带宽则是模拟上的,能够[002]](https://img.taocdn.com/s3/m/3106cc2b964bcf84b9d57b7b.png)
采样率是数字上的，每秒采样多少个样点。
采样率理论上需要满足农效香采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。
但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等，Siglent系列示波器采用先进的波形重构算法,同时配备有插值算法，精确重构波形。
一般来说采样率是带宽的4－5倍就可以比较准确地再现波形带宽与采样率示波器的带宽（BW）直接表现出它所能测量信号的最小上升时间（Tr），它们之间的关系为：BW=0.35/Tr。
示波器上标称的采样率都为实时采样率，采样率跟带宽一般没直接关系。
对带宽为60M的示波器，它能测量的最小上升时间约为6ns。
频率为1M的信号其上升沿也可做到只有200ps，拿这个示波器来测量这个信号的话其上升沿的测量值将大于6ns（探头有‘损耗’），严重失真。
对常规信号来说，示波器带宽与所测信号频率之间的关系满足三倍（精度90%）或者五倍（精度97%）原则，对三倍原则60M带宽示波器所能测量的最大频率为20M。
示波器知识100问1．对一个已设计完成的产品，如何用示波器经行检测分析其可靠性？答：示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一，通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常，验证设计是否恰当。
这对提高可靠性极有帮助。
当然对波形的正确分析判断有赖于工程师自身的经验。
2．决定示波器探头价格的主要因素是什么？答：示波器的探头有非常多的种类，不同的性能，比如高压，差分，有源高速探头等等，价格也从几百人民币到接近一万美元。
价格的主要决定因素当然是带宽和功能。
探头是示波器接触电路的部分，好的探头可以提供测试需要的保真度。
为做到这一点，即使无源探头，内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)。
3．一般的示波器探头的使用寿命有多长时间？探头需不需要定期的标定？答：示波器的探头寿命不好说，取决于使用环境和方法。
标准对于探头没有明确的计量规定，但是对于无源探头，至少在更换探头，探头交换通道的时候，必须进行探头补偿调整。
示波器带宽和采样率(泰克,安捷伦)
每台示波器都有一个频率范围，比如10M、60M、100M……，我手头用的示波器标称为60MHz，是不是可以理解为它最大可以测到60MHz？可我用它测4.1943MHz的方波时都测不到，这是什么原因？答：60MHz带宽示波器，并不意味着可以很好地测量60MHz的信号。
根据示波器带宽的定义，若输入峰峰值为1V的60MHz正弦波到60MHz带宽示波器上，您在示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。
如果测试方波，选择示波器的参考标准应是信号上升时间，示波器带宽＝0.35/ 信号上升时间×3，此时您的上升时间测量误差为5.4%左右。
示波器的探头带宽也很重要，若使用的示波器探头包括其前端附件构成的系统带宽很低，将会使示波器带宽大大下降。
如若使用20MHz带宽的探头，则能实现的最大带宽是20MHz，如果在探头前端使用连接导线，将会进一步降低探头性能，但对4MHz左右方波不应有太大影响，因为速度不是很快。
另外还要看一下示波器使用手册，有的60MHz示波器在1:1设置下，其实际带宽将锐减到6MHz以下，对于4MHz左右的方波，其三次谐波是12MHz，五次谐波是20MHz，若带宽降到6MHz，对信号幅值衰减很大，即使能看到信号也绝对不是方波，而是幅值被衰减了的正弦波。
当然，测不出信号的原因可能有多种，如探头接触不好(该现象很容易排除)，建议用BNC电缆连接一函数发生器，检验该示波器本身有没有问题，探头有没有问题，如有问题，可和厂家直接联系。
问题2：有些瞬时信号稍纵即失，如何捕捉并使其重现？答：将示波器设置成单次采集方式(触发模式设置成Normal，触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式)，注意示波器的存储深度将决定您能采集信号的时间以及能用到的最大采样速率。
问题3：在PLL中周期抖动可以衡量一个设计的好坏，但是要精确测量却非常困难，有什么方法和技巧吗？答：在使用示波器时，要注意其本身的抖动相关指标是否满足您的测试需求，如示波器本身的触发抖动指标等。
示波器常用知识
带宽与上升时间的关系
1、带宽与上升时间的关系 上升时间直接和带宽有关。上升时间通常规定为信号从其稳态
最大值的10％到90％所用的时间，是一个示波器从理论上来说能 够显示的最快的瞬变的时间或信号最快的瞬变的时间或。
示波器或信号带宽和上升时间的简单关系公式。此公式为： tr(s)=0.35/BW(Hz)
在合适带宽条件下，采样速率决定了示波器显示 出波形是否有足够的细节。
示波器带宽和采样速率共同决定了示波器显示信 号的保真度，但示波器带宽是核心，是根本的参 数。
对正弦波，选择示波器带宽是被测正弦信号频率 的3倍以上，采样率是带宽的4到5倍，是实际信 号频率的12到15倍。
当示波器带宽到达几个GHZ时，前置放大器作为 模拟器件，保证良好的幅频和相频特性越来越难， 而价格也越来越高！！！
采样速率与所显示波形的分辨率和清晰度直接相关，只有选取采样速率为带宽 N倍的示波器，才可以在正确显示的前提下，得到足够的信号细节。
❖ 被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2 个点，否则会造成混叠。但是在实际上还取决于很多其它 的因素，比如波形的重构算法等。
❖ 根据经验通常认为在可测信号（处于示波器有效带宽范围： 示波器带宽是信号带宽的3-5倍）的每周期最少要3-10个 采样点,才能给出足够的信号细节。
❖ 泰克示波器采用先进的波形重构算法，被测信号的每个周 期只需要2.5个点就能够重构波形。也有的示波器采用线 性插值算法，可能就需要10个点。一般采样率是带宽的4 －5倍就可以比较准确地再现波形。
例：带宽、采样率之间的关系
带宽决定了示波器可准确测量信号的最高频率（= 示波器带宽1/3至1/5）；
示波器常用知识
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示波器的带宽与采样率是什么关系
带宽是反映信号频率通过能力，带宽越大，对信号中的各种频率成分(特别是高频成分)能准确有效地放大与显示，也就较为准确，如果带宽不够，那就会损失很多高频成分，信号自然就显示不准确了，出现较大误差。
而采样率是将模拟量转换为数字量时对信号转换的频率(即每秒采集次数)，这个频率越高，单位时间内对信号的采集就越多，信号中的信息就保留越多，丢失信息就少，转换出的数字量就能准确反映信号的数值，再由LCD显示就能较为准确完整显示信号波形，采样点越多，显示的点就越多，就越清晰。
对数字式示波器至少有两部分：被测信号的Y通道和采样部分。
Y通道是放大(或衰减)被测信号的，带宽是针对Y通道而言。
假如Y通道能对0~10MHz范围所有正弦信号均匀而不失真的放大，则它的带宽就是10MHz。
由于复杂波形的信号由各种不同谐波的正弦信号组成，而且这些谐波构成的带宽可能很宽，所以，为了保证真实放大复杂信号，你的Y通道的带宽越大越好。
仅有带宽足够的Y通道还不够，为了捕获波形，你还得对经过Y通道放大的信号进行采样啊!这个采样的快慢就是采样速率。
采样速率越快，单位时间内对复杂波形捕获的
点也就越多，最后拼装显示出来的波形就越接近真实的复杂信号。
所以，带宽和采样速率虽然是两个不同的参数，但它们都对真实还原被测波形都非常重要。
示波器。