下面我們將用幾個帶寬不同的示波器對與該例中的信號具備類似特性的一個數(shù)字時鐘信號進行測量。
不同帶寬示波器對同一數(shù)字時鐘信號的測量比較
圖3給出了利用Agilent 公司帶寬為100MHz的示波器 MSO6014A測量一個邊沿速度為500ps（從10%到90%）的100MHz數(shù)字時鐘信號得到的波形結果。
圖3
從圖中可以看出，該示波器主要只通過了該時鐘信號的100MHz基本頻率成分，因此，時鐘信號顯示出來大約是正弦波的形狀。帶寬為100MHz的示波器對許多時鐘速率在10MHz 到 20MHz 范圍的基于MCU的8bit設計而言可能非常合適，但對于這里測量的100MHz的時鐘信號就明顯不夠了。 圖4給出了利用Agilent公司500MHz帶寬的示波器MSO6054A測量同一信號的結果。
圖4
從圖中可以看出，該示波器最高能捕捉到信號的5次諧波，這恰好滿足了我們在前面給出的第一個經(jīng)驗建議。但在我們測量上升時間時發(fā)現(xiàn)，用這臺示波器測量得到的上升時間約為750ps。在這種情況下，示波器對信號上升時間的測量就不是非常準確，它得到的測量結果實際上很接近它自己的上升時間（700ps），而不是輸入信號的上升時間（接近500ps）。這說明，如果時序測量比較重要，那么我們就需要用更高帶寬的示波器才能滿足這一數(shù)字測量應用的要求。
換用Agilent1-GHz帶寬的示波器MSO6104A之后，我們得到的信號圖像（見圖5）就更準確了。
圖5
在示波器中選擇上升時間測量后，我們得到的測量結果約為550ps。這一測量結果的精度約為10%，已經(jīng)非常讓人滿意，尤其在需要考慮示波器資金投入的情況下。但有時，即便是1GHz帶寬示波器得到的這種測量結果也可能被認為精度不夠。如果我們要求對這個邊沿速度在500ps的信號達到3%的邊沿速度測量精度，那么我們就需要2 GHz或更高帶寬的示波器，這一點我們在前面的例子中已經(jīng)提到。
換用2GHz帶寬的示波器之后，我們現(xiàn)在看到的（見圖6）就是比較精確的時鐘信號，上升時間測量結果約為495ps。
圖6
安捷倫Infiniium系列高帶寬示波器有一個優(yōu)點，那就是帶寬可以升級。如果2 GHz帶寬對今天的應用已經(jīng)足夠，那么您開始可以只購買入門級的2-GHz示波器，以后當您需要更高的帶寬時，再將其逐步升級到13 GHz。
模擬應用需要的示波器帶寬
多年之前，大多數(shù)示波器廠商就建議用戶在選擇示波器時，帶寬至少應比最大信號頻率高3倍。盡管這一“3X”準則并不適用于以時鐘速率為基礎的數(shù)字應用，但它卻仍然適用于已調(diào)RF信號測量等模擬應用。為了便于讀者理解這一三倍乘子的來歷，我們來看一個1GHz帶寬示波器的真正頻率響應。
圖7所示為對Agilent1-GHz帶寬示波器MSO6104A的掃頻響應測試（掃頻范圍20 MHz到 2 GHz）。
圖7
從圖中可以看出，恰好在1 GHz處，輸入信號衰減約為1.7 dB，這還遠未超出定義示波器帶寬的-3 dB限。然而，要想精確測量模擬信號，我們只能利用示波器帶寬中衰減最小的相對平坦的那部分頻帶。對該示波器而言，在其1 GHz帶寬的大約三分之一處，輸入信號基本沒有衰減（衰減為0dB）。但并非所有示波器都具備這樣的頻響。
圖8所示的是對另一廠商的1.5-GHz帶寬示波器進行掃頻響應測試的結果。
圖8
這正是一個遠非平坦頻響的例子。該示波器的頻響既不是高斯頻響也不是最大平坦頻響，反而更像“最大起伏”頻響，而且尖峰現(xiàn)象很嚴重，這會導致波形嚴重失真，不論測量的是模擬信號還是數(shù)字信號。不幸的是，示波器的帶寬規(guī)范（即輸入信號衰減為3dB的頻率）中對在其他頻率上的信號衰減或放大沒有任何規(guī)定。在這臺示波器上，即便是在示波器帶寬的五分之一處，信號也有大約1dB（10%）的衰減。因此，在這種情況下再根據(jù)3X準則選擇示波器就很不明智了。所以，在挑選示波器時，最好是選擇著名廠商的產(chǎn)品，而且要密切注意示波器頻響的相對平坦度。 本文小結
總的來說，對數(shù)字應用而言，示波器帶寬至少應比被測設計的最快時鐘速率快5倍。但在需要精確測量信號的邊沿速度時，則要根據(jù)信號的最大實際頻率成分來決定示波器帶寬。
對模擬應用而言，示波器帶寬至少應比被測設計中的模擬信號最高頻率高3倍，但這一經(jīng)驗準則只適用于那些在低頻段上頻響相對平坦的示波器。
而且我們選擇示波器時也不能只顧眼前，不管將來。只要預算允許，在今天購買稍優(yōu)于應用最低要求的示波器可能會在將來為您節(jié)約不少投資。
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