上升时刻丈量与示波器带宽的两三事

  的日常运用中，小伙伴们运用最频频的功用应该是参数丈量，信号的频率、脉宽、起伏、均值等信息都可一览无遗。但这些丈量成果是不是真的存在差错?是否能让人服气呢?

  在示波器的日常运用中，小伙伴们运用最频频的功用应该是参数丈量。现在的示波器参数丈量功用很强壮，既能够丈量频率、脉宽等时刻信息，也能够丈量起伏、均值等电压信息，还能够核算上升沿次数、面积等其他要素。不过对这些丈量成果，精确度是否让人服气?本文就以上升时刻的丈量差错为例，杰出示波器在丈量中的注意事项。

  上升时刻是信号上升快慢的数值，那其精确的内在该是怎么界说了?说来话长，由于界说是比较谨慎的，一环套一环。按惯例理论：信号的上升时刻是正向沿的较低阈值交叉点与较高阈值交叉点之间的时差。望文生义，上升时刻肯定是在信号的上升沿时丈量的;较低阈值、较高阈值的设定值在某些示波器中是能够自界说的，默以为10%、90%幅值处。而幅值的界说，便是顶部值(Top)与底部值(Bottom)之差。顶部值，即波形较高部分的众数(最遍及值)。

  在日常对待信号快慢的态度上，小伙伴们一般只关怀信号的频率，而不关怀信号的上升时刻。兔子是跑得快，但跑得慢的并不满是乌龟。在规范的正弦波中，上升时刻与频率是纯真的数学联系，但在实践中，从傅里叶级数可知，实践的波形是基波和高次谐波混合的产品。因而，波形高次谐波的比重越大，其上升时刻就越短。与信号的频率比较，上升时刻更能代表信号的快慢。所以不要小看低频的信号，只需它的上升沿是在瞬间迸发的，则足以引起信号的振铃、反射、过冲等一系列问题。

  奥林匹克的标语是“更快、更高、更强”，在示波器上的“更快”，则是对带宽的要求。示波器中的模仿通道，简化来看便是个低通滤波器。它对频率越高的信号，衰减就越严峻。一般会把信号功率衰减了-3dB时的频率，界说为示波器的带宽。当然，现在示波器的模仿技术发展神速，在示波器标定的带宽频率点时，会有必定的裕量，所以在示波器的带宽频率点，起伏的衰减是-3dB以内的。特别阐明的是，探头也是组成丈量体系的重要一环，若测验中运用到探头，则必定要考虑探头对带宽的影响。

  如上文所言，示波器对丈量信号的起伏上有衰减。依据上升时刻的界说，起伏的差错必然会导致上升时刻的犯错，然后引进了差错。在日常运用中，对示波器测得的上升时刻，有必要考虑到示波器对其的影响。一般来说，能够精确的经过示波器的带宽，引进一个示波器本身上升时刻的概念Ttro，其界说为Ttro=0.35/BW，BW即为示波器的带宽。关于200MHz的示波器，可得Ttro=0.35/200MHz=0.35*5ns=1.75ns.而关于上升时刻为T的信号来说，依据经历公式，能得出丈量的上升时刻为Tmea = sqrt(Ttro^2+ T^2)。T与Tmea的距离，便是丈量的差错了。依据经历公式，丈量的上升时刻还能够点评示波器带宽是不是满意其标定带宽。给示波器输入一个上升沿极快的信号，其上升时刻为ps等级的。这样在公式中T是可忽略不计的，公式中起作用的为示波器本身的Ttro。此刻示波器的丈量值，应当小于其核算的上升时刻(由于示波器的带宽是留有裕量的)。

  示波器丈量上升时刻有差错，那对电压的丈量呢?示波器内的ADC的分辨率一般为8Bit(现在有厂家提升到10bit、12bit)，其增益精确度与偏移精确度约在2%左右。在丈量直流电压的精确度上，其还不如一个3位半的手持万用表。在丈量时刻精度上，示波器时基的差错约在0.5ppm至30ppm之间，即在十万分之3以内，这比较于专业的频率计，差错仍是挺大了。已然示波器丈量值都比其他仪器差，那示波器的价值安在?实践上关于示波器来说，应该视为定性调查的东西，是在日常电路研制、调试中发现Bug的好帮手，而不是定量丈量的仪器。在电压丈量丈量中，示波器比万用表优胜于能调查波形;而关于频率丈量，示波器比频率计更能观看信号频率的颤动。