示波器的带宽和采样频率.doc
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采样率是数字上的,每秒采样多少个样点。而带宽则是模拟上的,能够测试信号频率的范围。如果一个ADC的采样频率为5G,但是前面搞一个100M的低通滤波器,那采样率就是5G,带宽就是100M了。带宽反映了这个示波器能够测试的频率范围,如果超过这个频率范围,就不准确了。但是有一条最基本的原则:采样频率不得低于信号带宽的2倍。采样率理论上需要满足农效香采样定律,即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点,否则会造成混叠。但是在实际上还取决于很多其它的因素,比如波形的重构算法等,Siglent系列示波器采用先进的波形重构算法,同时配备有插值算法,精确重构波形。一般来说采样率是带宽的4-5倍就可以比较准确地再现波形带宽与采样率示波器的带宽(BW)直接表现出它所能测量信号的最小上升时间(Tr),它们之间的关系为:BW=0.35/Tr。示波器上标称的采样率都为实时采样率,采样率跟带宽一般没直接关系。对带宽为60M的示波器,它能测量的最小上升时间约为6ns。频率为1M的信号其上升沿也可做到只有200ps,拿这个示波器来测量这个信号的话其上升沿的测量值将大于6ns(探头有‘损耗’),严重失真。对常规信号来说,示波器带宽与所测信号频率之间的关系满足三倍(精度90%)或者五倍(精度97%)原则,对三倍原则60M带宽示波器所能测量的最大频率为20M。示波器知识100问1.对一个已设计完成的产品,如何用示波器经行检测分析其可靠性?答:示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一,通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常,验证设计是否恰当。这对提高可靠性极有帮助。当然对波形的正确分析判断有赖于工程师自身的经验。2.决定示波器探头价格的主要因素是什么?答:示波器的探头有非常多的种类,不同的性能,比如高压,差分,有源高速探头等等,价格也从几百人民币到接近一万美元。价格的主要决定因素当然是带宽和功能。探头是示波器接触电路的部分,好的探头可以提供测试需要的保真度。为做到这一点,即使无源探头,内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)。3.一般的示波器探头的使用寿命有多长时间?探头需不需要定期的标定?答:示波器的探头寿命不好说,取决于使用环境和方法。标准对于探头没有明确的计量规定,但是对于无源探头,至少在更换探头,探头交换通道的时候,必须进行探头补偿调整。所有有源探头在使用前应该有至少20分钟的预热,有的有源探头和电流探头需要进行零点漂移调整。4.什么是示波器的实时采样率?答:实时采样率是指示波器一次采集(一次触发)采样间隔的倒数。据了解,目前业界的最高水平是四个通道同时使用。5.什么是示波器的等效时间采样?答:等效时间采样指的是示波器把多次采集(多次触发)采集到的波形拼凑成一个波形,每次采样速率可能很慢,两次采集触发点有一定的偏移,最后形成的两个点间的最小采样间隔的倒数称为等效采样速率。其指标可以达到很高,如1ps。6.什么是功率因数?如何如何测量?答:功率因数:在直流电路里,电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里,电压乘电流是视在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数,以COSΦ表示,其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差,得出的结果就是功率因数。7.如何表达和测试功率密度?答:功率密度就是单位体积里的功率,一般电源里用W/in3。8.有无办法利用示波器测出高频变压器或电感磁芯的工作情况?答:TEK推出的功率测试方案里就有一项功能——B-H曲线的分析,它能反应磁芯的工作状态,还能测出动态电感值,并得出磁芯损耗。9.开关电源的噪声有多种如布线不合理引起的交叉干扰、电感漏磁、二极管反向尖峰...等引起噪声,如何用示波器鉴别?答:TEK的TDS5000示波器上有频域分析、分析噪声的频率段就能分析出噪声的种类,才好用相应的处理方法。示波器只能提供数据分析和波段形显示。10.用示波器怎样可以测试到开头电源的幅射?答:开关电源存在幅射干扰,一般做法是设法探出干扰源,然后再去屏蔽它。用示波器可以傅立叶变换的功能分析其频率成份构成,根据频率范围,从而判断干扰的种类。11.在反激式电源设计过程当中,经常会因为变压器漏感大,而使变压器的转换效率降低,绕制时采用初级中间夹绕次级的方式仍然不大理想。变压器绕制有什么技巧吗?答:将大功率的输出绕组绕在里面,尽量靠近原边,加强偶合。12.有没有能分析开关损耗的示波器?答:泰克的电源测试系统即TDS5000系列数字荧光示波器加上TDSPWR2功率分析软件就可以轻松的分析开关损耗以及每周期的功率损耗甚至包括RDSON。13.示波器能否进行傅立叶分解?答:现代数字示波器