示波器帶寬越寬,能測量到的信號頻率越高,這是一個常識性的概念,但是這具體是什么原理呢,信號帶寬和示波器帶寬又有怎樣的關系呢?
很多時候,我們發現測量數據偶爾有錯誤,猜測可能是時鐘信號質量的問題,可是用示波器測試信號,發現信號波形也挺好的,沒有問題??墒悄闶欠裰溃覀儨y量到的可能并不是真實的波形信號。
圖1是一個用500MHz帶寬示波器測試100MHz差分時鐘信號的波形結果,大家看是不是感覺波形還可以,沒什么過沖、毛刺。但我們將帶寬提升到1GHz是,得到的波形如圖2所示,我們就發現了信號中的過沖波形。
圖1 500M帶寬下的100M差分時鐘
圖2 1G帶寬下的100M差分時鐘
我們進一步通過FFT分析,如圖3所示,可以很清楚的看到。500M帶寬情況下,100M的差分時鐘只有基波分量、3次諧波和5次諧波。
圖3 500M帶寬FFT分析結果
對比而言呢,如圖4所示,1G帶寬可以看到11次諧波。所以說1G帶寬可以看到更加準確真實的波形。
圖4 1G帶寬FFT分析結果
再舉一個極端的例子,我們輸入一個250M的差分時鐘信號,示波器帶寬為500M時,波形結果如圖5所示,從波形看來我們甚至可能以為這這個時鐘一個正弦波信號,而不是一個方波時鐘。
圖5 500M帶寬下的250M差分時鐘
而當我們打開1G帶寬后,可以清楚的看到,這不是一個正弦波,如圖6所示。
圖6 1G帶寬下的250M差分時鐘
我們再進一步通過FFT分析,可以看出,500M帶寬下之所以會呈現一個正弦波的形態,主要是因為除了基波外,其它的奇次諧波都被過濾掉了,也就只剩下正弦波了,如圖 7所示。
圖7 500M帶寬FFT分析結果
而在1G帶寬下我們可以看到5次諧波,如圖8所示,這是因為我們1G帶寬余量是比較大的,所以1.25G的信號也能夠被采集到。
圖8 1G帶寬FFT分析結果
所以示波器帶寬越高,在高頻信號的測量上,可以提供更多的諧波信息,讓波形更接近真實信號。從波形分析的角度而言,如果只看波形的大概樣子,一般要求最少3次諧波,如果想要對信號質量做分析或者比較嚴格的時序分析,一般建議要觀察到7次以上的諧波。也就是說,如果要分析一個70-150M的方波信號,建議采用1G帶寬的示波器。
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圖9 以太網分析功能
圖10 以太網一致性報告
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