Оценка полосы пропускания осциллографа, необходимой для ваших приложений

Полоса пропускания относится к тем характеристикам, которые при выборе осциллографа рассматривают в первую очередь. В этих рекомендациях по применению мы дадим вам некоторые полезные советы о том, как выбрать осциллограф с соответствующей полосой пропускания для цифровых и аналоговых приложений. Но сначала определим само понятие полосы пропускания.

Определение полосы пропускания осциллографа

Сигнальный тракт любого осциллографа обладает характеристикой фильтра нижних частот, которая спадает на высоких частотах, как показано на рис. 1. Большинство осциллографов с заявленной полосой пропускания 1 ГГц и ниже обладают гауссовской характеристикой, которая демонстрирует медленный спад, который начинается примерно с одной трети от частоты среза по уровню –3 дБ. Осциллографы с полосой пропускания больше 1 ГГц обычно имеют максимально плоскую амплитудно-частотную характеристику, как показано на рис. 2. Такая характеристика обычно является плоской в полосе пропускания и резко спадает на 3 дБ вблизи верхней граничной частоты. 

Обе эти характеристики обладают своими достоинствами и недостатками. Осциллографы с максимально плоской характеристикой меньше подавляют сигналы внутри полосы пропускания, чем осциллографы с гауссовской характеристикой, а значит, они способны точнее измерять сигналы в пределах полосы пропускания. Но осциллографы с гауссовской характеристикой меньше подавляют сигналы за пределами полосы пропускания, чем осциллографы с максимально плоской характеристикой, а значит, осциллографы с гауссовской характеристикой обычно меньше затягивают фронты, чем осциллографы с максимально плоской характеристикой при одинаковых полосах пропускания. Но иногда сильное подавление сигналов вне полосы пропускания даёт определённые преимущества, помогая устранить высокочастотные компоненты, дающие вклад в наложение спектров в соответствии с теоремой Котельникова (fS > 2 x fМАКС). Чтобы глубже понять теорему дискретизации Котельникова, познакомьтесь с рекомендациями по применению Keysight Technologies, Inc «Влияние частоты дискретизации осциллографа на достоверность выборки сигнала», ссылка на которые приведена в конце настоящего документа. 

Но какой бы характеристикой ни обладал ваш осциллограф – гауссовск ой, максимально плоской или некоторой промежуточной, наименьшая частота, на которой входной сигнал ослабляется на 3 дБ, считается верхней границей полосы пропускания осциллографа. Полосу пропускания и амплитудно-частотную характеристику осциллографа можно измерить, свипируя частоту с помощью генератора синусоидального сигнала. Ослабление на 3 дБ соответствует погрешности амплитуды примерно –30%. Поэтому нельзя выполнить точные измерения сигналов, значительная часть спектра которых лежит вблизи верхней границы полосы пропускания осциллографа. 

С полосой пропускания непосредственно связана другая характеристика осциллографа – время нарастания переходной характеристики. Осциллографы с гауссовской характеристикой обладают временем нарастания (измеренным по уровням 10 % и 90 %) примерно 0,35/fп.п.. Осциллографы с максимально плоской характеристикой, в зависимости от скорости спада АЧХ, обычно обладают временем нарастания в районе 0,4/fп.п.. Но не следует забывать, что время нарастания осциллографа не сов падает с самой короткой длительностью фронта, которую осциллограф может точно измерить. Временем нарастания осциллографа называется минимальная длительность фронта, которую осциллограф может воспроизвести, если подать на него гипотетический сигнал с бесконечно коротким фронтом (0 пс). И хотя этот теоретический параметр измерить невозможно, поскольку нельзя создать реальный сигнал с бесконечно коротким фронтом, время нарастания осциллографа можно измерить, подав на него сигнал, с длительностью фронта в 3-5 раз меньше, чем заявленное время нарастания осциллографа.


 Содержание

• Определение полосы пропускания осциллографа
• Полоса пропускания, необходимая для цифровых приложений
• Сравнение измерений тактовой частоты
• Полоса пропускания, необходимая для аналоговых приложений
• Заключение

СКАЧАТЬ ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ

Возврат к списку