高斯反应型示波器的上升时间(ns)=0.35/带宽(GHz),理想上应该是0.338/带宽(GHz)

举例来说,一个带宽为6GHz的示波器,高斯反应型示波器的上升时间约为58ps,而在目前主流的同等带宽砖墙反应型示波器的上升时间约为70ps。

尽管砖墙反应型示波器的上升时间略逊一筹,实时采样的宽带数字示波器机种主要还是采用砖墙反应型的应答特性。仔细探究起来,主要的内在理由有二。其一,是要回避输入信号与输出信号电压振幅的误差,因为高斯反应型示波器在频带内的振幅误差太大。从图2所示两种示波器的频率响应图可以看出它们在这方面的优劣。假设输入信号带宽为1GHz,采样频率4GHz,由图2所示可看出,高斯反应型示波器的频率特性在右肩缓慢下滑,尤其在超过带宽1/3的频带领域,波形明显衰减,即信号误差大。

提高采样频率 抑制混淆现象

高速数字示波器选用砖墙反应型的另外一个重要原因,是要回避或尽量减小图形混淆(Aliasing)现象。使用数字示波器测量高速信号时,会产生图形混淆现象,主要因为在重现采样的高速信号时,某些信号混入了不必要的波形。这些混入的信号频率成分会对原来的信号波形造成失真,严重的话还会引起测量误差。

图形混淆现象多数发生在模拟数字转换器的连续信号中,含有超越尼奎斯特(Nyquist)频率的成分,也就是采样频率的二分之一。这个成分在尼奎斯特频率领域内折返,出现在示波器测量带宽内。从频率特性图中可以清楚看出,砖墙反应型示波器的图形混淆影响微乎其微。

同样条件下,能够明显看出超越尼奎斯特频率2GHz的领域中,几乎没有信号,可以抑制混淆现象的发生。

另外,如果以20GHz、10GHz与5GHz三种不同的采样频率测量一个周期2.2ns、上升时间约90ps的波形,会得到不一样的结果。采样频率越低,上升时间的实际测量值越长,波形越不能忠实地呈现。

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