手持式示波表與模擬示波器的重要區(qū)別是：數(shù)字示波器具有很多測(cè)量參數(shù)，如上升時(shí)間、下降時(shí)間、峰峰值、幅值等。以上每種參數(shù)的含義在示波器的操作手冊(cè)上一般都有說(shuō)明。但是，如果我們深究每個(gè)參數(shù)底層算法的源頭是什么，答案其實(shí)并不簡(jiǎn)單。如果能深刻理解示波器的基本算法，這會(huì)有助于我們理解使用示波器過(guò)程中的一些復(fù)雜性的問(wèn)題。
示波器的帶寬當(dāng)然是越高越好”。這句話從某種意義上是正確的：帶寬越高，意味能夠準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)信號(hào)的帶寬越高，價(jià)值越大，也越值錢。但是，從使用角度來(lái)說(shuō)，帶寬越高未必越好。1.、感興趣的信號(hào)的上升時(shí)間是示波器帶寬選擇的關(guān)鍵因素示波器帶寬的理論雖然極其簡(jiǎn)單，但在具體購(gòu)買和使用示波器的過(guò)程中到底該怎么選擇帶寬，卻是個(gè)沒(méi)有統(tǒng)一答案的復(fù)雜問(wèn)題，經(jīng)常被討論。從事示波器的銷售人員會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)每天都要和用戶談這個(gè)話題。經(jīng)常被討論是因?yàn)槭静ㄆ鲙挼倪x擇是相對(duì)的，它取決于感興趣的信號(hào)的類型以及測(cè)量準(zhǔn)確度的要求。任何信號(hào)都可以分解成無(wú)數(shù)次諧波的疊加。從頻域來(lái)理解，帶寬選擇的總原則是：帶寬能覆蓋被測(cè)信號(hào)各次諧波99.9%的能量就足夠了。帶寬難以選擇的根源就在于：我們不能直觀地知道被測(cè)信號(hào)能量的99.9%對(duì)應(yīng)的帶寬是多少。感興趣的信號(hào)的能量主要取決于上升沿的快慢，上升沿越陡，信號(hào)包含的高次諧波含量越豐富，帶寬就要越高。因此感興趣的信號(hào)的上升時(shí)間是關(guān)鍵因素。強(qiáng)調(diào)是感興趣的信號(hào)，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候我們關(guān)心的是方波信號(hào)的尖峰毛刺而不僅僅是方波信號(hào)的整體的上升時(shí)間。譬如電源開(kāi)關(guān)管MOSFET的Vds信號(hào)的上升時(shí)間高達(dá)100ns，但是感興趣的尖峰信號(hào)的上升時(shí)間可能只有5ns，甚至更小。
2、帶寬和手持式示波表本身的上升時(shí)間之間的關(guān)系示波器本身存在上升時(shí)間。示波器的上升時(shí)間可定義為示波器階躍響應(yīng)的時(shí)間，對(duì)于上升沿?zé)o限快的階躍信號(hào)經(jīng)過(guò)RC低通濾波器之后，其上升沿變緩。RC低通濾波器是示波器放大器的等效簡(jiǎn)化分析模型。從RC模型來(lái)理解，電容的存在必然導(dǎo)致上升沿變緩。
示波器的上升時(shí)間和帶寬存在反比的關(guān)系，上升時(shí)間和帶寬的乘積是一個(gè)常數(shù)，使用RC電路模型可以推導(dǎo)出這個(gè)常數(shù)是0.35。基于圖1的模型可以推導(dǎo)出這個(gè)0.35常數(shù)。根據(jù)RC電路模型得出輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系式(1)如下。該關(guān)系式是一個(gè)高斯函數(shù)。
上升時(shí)間一般定義為信號(hào)幅值的10%-90%之間的時(shí)間。
3、帶寬選擇的N種說(shuō)法業(yè)內(nèi)一直流傳著很多種帶寬選擇的說(shuō)法，甚至在諸多文獻(xiàn)中稱之為法則(RuleofThumb)。這里筆者將流傳的幾種選擇帶寬的方法羅列出來(lái)。我們可以在“帶寬能覆蓋被測(cè)信號(hào)各次諧波的99.9%的能量就足夠了”的總原則下判斷對(duì)錯(cuò)即可。但是，實(shí)踐中卻很糾結(jié)。還是那句話，我們不能直觀地知道被測(cè)信號(hào)能量的99.9%對(duì)應(yīng)的帶寬是多少，或者說(shuō)，我們不能輕易確定被測(cè)信號(hào)的能量在多少次諧波之后被衰減到0.1%。
