信號(hào)帶寬和示波器帶寬(模擬帶寬)

一、信號(hào)帶寬帶寬這個(gè)詞是學(xué)習(xí)電子和通信經(jīng)常能夠看到的詞。可是在不同的應(yīng)用場(chǎng)合有不同的含義。經(jīng)常聽(tīng)到有人抱怨，我就測(cè)一個(gè)50MHz的信號(hào)，用100MHz的示波器測(cè)出來(lái)怎么波形變形這么大。其實(shí)很多時(shí)候不是示波器的問(wèn)題，這是信號(hào)帶寬的事。

說(shuō)信號(hào)帶寬就先說(shuō)說(shuō)頻域吧。頻域這詞大家也經(jīng)常聽(tīng)到了。所有的時(shí)域信號(hào)經(jīng)過(guò)傅立葉變換就可以在頻域中表示出來(lái)。頻域就是一個(gè)人為創(chuàng)造出來(lái)的實(shí)際不存在的域。在這個(gè)域里只存在正弦波，沒(méi)有其它東西。時(shí)域中真實(shí)存在的信號(hào)經(jīng)過(guò)傅立葉分解被分解成不同頻率和幅度的正弦波分量，可以在頻域中表示出來(lái)。正弦波是最干凈的信號(hào)，每個(gè)正弦波在頻域中就是一個(gè)點(diǎn)。其它實(shí)際信號(hào)的頻譜都是“不干凈”的，包含很多的頻率分量。那么實(shí)際信號(hào)在頻域里最高的那個(gè)頻率分量就被稱(chēng)為信號(hào)的帶寬。

讓我們看看一個(gè)理想的100MHz的理想方波帶寬是多少。很遺憾通過(guò)傅立葉變換，理想方波有n個(gè)諧波分量。難道理想方波的帶寬是無(wú)窮大？如果非要這么說(shuō)，也沒(méi)錯(cuò)，不過(guò)這對(duì)我們的實(shí)際工作沒(méi)有任何指導(dǎo)意義。于是人們通過(guò)大量的試驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，信號(hào)的絕大部分能量都集中在信號(hào)的前幾次諧波分量當(dāng)中。方波，是一個(gè)頻譜分量眾多的信號(hào)，其包括了基波和高次諧波。它可以由很多個(gè)正弦波疊加而成。

而示波器的帶寬是有限的，

所以使用示波器觀(guān)察方波時(shí)，如果帶寬不夠，會(huì)把高次的諧波濾掉，方波看起來(lái)就像正弦波了并且總結(jié)出信號(hào)帶寬和上升時(shí)間的關(guān)系BW＝0.35/RT，BW是信號(hào)帶寬單位為GHz，RT是上升時(shí)間單位為ns。我們來(lái)看看一個(gè)上升時(shí)間是10ns的信號(hào)，通過(guò)公式計(jì)算信號(hào)帶寬是35MHz，而一個(gè)上升時(shí)間為1ns的信號(hào)，信號(hào)帶寬就是350MHz。那么第一個(gè)信號(hào)我們就可以用100MHz的示波器來(lái)測(cè)量，而第二個(gè)信號(hào)用同一個(gè)示波器測(cè)試會(huì)有很大的失真。

這里我們說(shuō)的是上升時(shí)間不是頻率。也就是說(shuō)如果同樣是一個(gè)50MHz的信號(hào)，上升時(shí)間不同，信號(hào)帶寬是不同的。但是實(shí)際當(dāng)中我們更多情況下是不知道上升時(shí)間而只知道信號(hào)頻率的。怎么辦？那就近似推導(dǎo)吧。一般ASIC芯片的接口信號(hào)，上升時(shí)間大約是信號(hào)周期的百分之7。根據(jù)這個(gè)關(guān)系，代入上面的公式就可以得到帶寬和頻率的關(guān)系。BW＝5f。f是信號(hào)頻率。這樣，一個(gè)50MHz的信號(hào)，我們最好能用一個(gè)250MHz帶寬的示波器來(lái)測(cè)量，才能得到一個(gè)很好的結(jié)果。

總結(jié)一下，信號(hào)帶寬BW＝0.35/RT=5f。就是這樣。

*如果你測(cè)試的是一個(gè)理想的50MHz正弦波，用100MHz帶寬的示波器夠用么？二、示波器帶寬（模擬帶寬）帶寬是示波器的重要指標(biāo)之一，和放大器帶寬定義相同，即所謂-3dB點(diǎn)，在示波器輸入端輸入正弦波信號(hào)時(shí)，幅度衰減至原信號(hào)幅度的0.707倍的那個(gè)頻率點(diǎn)，稱(chēng)之為示波器帶寬。也就是說(shuō)，假如一個(gè)示波器的帶寬為100MHz的話(huà)，用它測(cè)試一個(gè)頻率為100MHz，振幅為1Vpp的信號(hào)時(shí)，最后所測(cè)的信號(hào)幅度只有100MHz，0.707Vpp了。