【導讀】據統計

，工程師們使用示波器最頻繁的功能是“參數測量”，但很多人並不知道示波器的帶寬會影響測試結果，今天我們就以上升時間的測量為例，分析它與示波器帶寬不可分割的關係 。

上升時間的定義

信號上升時間並不是信號從低電平上升到高電平所經曆的時間，而是其中的一部分。按常規理解就是：xinhaodeshangshengshijianshizhengxiangyandejiaodiyuzhijiaochadianyujiaogaoyuzhijiaochadianzhijiandeshicha。gumingsiyi
，shangshengshijiankendingshizaixinhaodeshangshengyanshiceliangde，jiaodiyuzhi、較高閾值的取值在某些示波器中是可以自定義的
，默認為 10%、90%幅值處。而幅值的定義，就是頂部值（Top）與底部值（Buttom）之差。頂部值
，即波形較高部分的眾數（最普遍值）。

為什麼要測量上升時間

上升時間對電路性能有著重要的影響，比如信號上升時間的減小，會引發反射、串擾、軌道塌陷
、電磁輻射、地彈等問題。

對(dui)於(yu)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)，輸(shu)出(chu)的(de)通(tong)常(chang)是(shi)方(fang)波(bo)信(xin)號(hao)。方(fang)波(bo)的(de)上(shang)升(sheng)邊(bian)沿(yan)非(fei)常(chang)陡(dou)峭(qiao)
，根(gen)據(ju)傅(fu)立(li)葉(ye)分(fen)析(xi)，任(ren)何(he)信(xin)號(hao)都(dou)可(ke)以(yi)分(fen)解(jie)成(cheng)一(yi)係(xi)列(lie)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)正(zheng)弦(xian)信(xin)號(hao)，如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)，方(fang)波(bo)中(zhong)包(bao)含(han)了(le)非(fei)常(chang)豐(feng)富(fu)的(de)諧(xie)波(bo)成(cheng)分(fen)。疊(die)加(jia)的(de)諧(xie)波(bo)成(cheng)分(fen)越(yue)多(duo)
，波(bo)形(xing)就(jiu)越(yue)像(xiang)方(fang)波(bo)
，諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang)越(yue)多(duo)
，上(shang)升(sheng)沿(yan)越(yue)陡(dou)峭(qiao)。或(huo)從(cong)另(ling)一(yi)個(ge)角(jiao)度(du)說(shuo)，如(ru)果(guo)信(xin)號(hao)的(de)上(shang)升(sheng)邊(bian)沿(yan)很(hen)陡(dou)峭(qiao)，上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)很(hen)短(duan)
，那(na)該(gai)信(xin)號(hao)的(de)帶(dai)寬(kuan)就(jiu)很(hen)寬(kuan)。

方波的傅裏葉分析

帶寬的定義

 示波器組織框架

daikuanshishiboqizhuyaozhibiaozhiyi，tajuedingleshiboqiceshigaopinxinhaodenengli。zhuyaoyoufangdaqidengmoniqijianjuedingde。duiyufangdaqilaishuo，qizengyisuizhexinhaodepinlvzenggaohuizhujianxiajiang。yibanbafangdaqizengyixiajiang-3dB對應的頻點稱為這個放大器的帶寬
，示波器的帶寬也是用同樣方法定義的。

帶寬圖解

帶寬對上升時間的影響

-3dB是shi按an照zhao信xin號hao的de功gong率lv增zeng益yi下xia降jiang一yi半ban得de出chu來lai的de，大da家jia都dou知zhi道dao功gong率lv與yu電dian壓ya的de平ping方fang成cheng正zheng比bi，故gu當dang功gong率lv增zeng益yi下xia降jiang一yi半ban時shi
，電dian壓ya隨sui著zhe頻pin率lv增zeng加jia降jiang為wei原yuan來lai的de0.707倍。比如給一個500MHz帶寬的示波器輸入一個500MHz
，峰峰值為1V的方波信號，此時測出的結果約為0.7V
，所以示波器對測量信號的幅度上也會有衰減。

genjushangshengshijiandedingyi

，fududewuchabiranhuidaozhishangshengshijiandechucuo
，congeryinrulewucha。zairichangshiyongzhong，duishiboqicededeshangshengshijian，bixukaolvdaoshiboqiduiqideyingxiang。tongchanglaishuo
，keyigenjushiboqidedaikuan，yinruyigeshiboqizishenshangshengshijiandegainian Ttro，其定義為 Ttro=0.35/BW
，BW 即為示波器的帶寬。對於 200MHz 的示波器，可得 Ttro=0.35/200MHz=0.35*5ns=1.75ns.而對於上升時間為 T 的信號來說，根據經驗公式，可以得出測量的上升時間為：

Tmea = sqrt（Ttro²+ T²)

T 與 Tmea 的差距，就是測量的誤差了。

下麵做個測試實驗
，將一個100Mhz，邊沿為500ps的數字時鍾信號接入不同帶寬示波器進行邊沿測試。

下圖為100M帶寬示波器得到的波形結果，此時信號已明顯變形，隻顯示出一個100Mhz的正弦波。

100M示波器測試圖

下圖為500M帶寬示波器得到的波形結果，得到的上升時間約為750ps。此情況下示波器對信號上升時間的測量結果比較接近示波器自身的上升時間（700ps），而不是輸入信號的上升時間500ps。但此時示波器最高能捕獲到信號的5次諧波，若對數字測量要求不高的話，此時已滿足測試需求。 

500M示波器測試圖

下圖為2G帶寬示波器得到的波形結果，得到的上升時間約為495ps。接近輸入信號的上升時間500ps。現在可以看到比較精確的時鍾信號。但此時示波器成本投入也比較大。 

2G示波器測試圖

總結

對模擬應用測試，其示波器的帶寬應比被測的模擬信號最高頻率高2～3倍即可；

對數字應用測試，示波器帶寬至少應比被測設計的最快時鍾速率快5倍bei
，此ci時shi可ke保bao證zheng基ji本ben的de信xin號hao形xing狀zhuang，但dan在zai需xu要yao精jing確que測ce量liang信xin號hao的de邊bian沿yan或huo者zhe時shi序xu的de情qing況kuang下xia，則ze應ying根gen據ju信xin號hao的de最zui快kuai邊bian沿yan估gu算suan其qi信xin號hao帶dai寬kuan並bing據ju此ci決jue定ding需xu要yao的de示shi波bo器qi帶dai寬kuan。

免責聲明：本文為轉載文章

，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻
、圖片、文字如涉及作品版權問題
，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

應用於高速數據采集係統的超低抖動時鍾電路

國產霍爾電流傳感器化解新能源車缺芯燃眉之急

通過輸出MOSFET的寄生二極管進行電流再生時的功耗

采樣保持放大器

基於模型的GAN PA設計基礎知識：GAN晶體管S參數、線性穩定性分析與電阻穩定性