沒有測(cè)試設(shè)備是完美的，每個(gè)測(cè)試儀器都有其局限，了解示波器帶寬對(duì)實(shí)際信號(hào)的影響，有助于提高對(duì)測(cè)試環(huán)境的感知能力。當(dāng)測(cè)試信號(hào)達(dá)到或非常接近儀器的帶寬極限時(shí)，更需要注意。

我們使用力科HDO6104A（12位，4通道，1GHz帶寬示波器，采樣率高達(dá)10 GS/s）做一個(gè)驗(yàn)證分析。

對(duì)于任何示波器帶寬/上升時(shí)間的驗(yàn)證測(cè)試，都需要一個(gè)已知的快沿信號(hào)源，該信號(hào)源帶寬超過測(cè)量系統(tǒng)的帶寬，以便可以測(cè)試測(cè)試設(shè)備的帶寬極限。使用市場(chǎng)上找到的電路板，該電路板可以產(chǎn)生上升時(shí)間大約40ps的快沿信號(hào)，并通過BNC電纜連接到示波器，以輸入50歐姆，1 V峰峰值的信號(hào)。

現(xiàn)在數(shù)字示波器進(jìn)行了大量的模擬前端信號(hào)處理，以及數(shù)字信號(hào)處理以擴(kuò)展帶寬并獲得平坦的響應(yīng)。前端放大器的帶寬為示波器可以看到和測(cè)量到的上升時(shí)間設(shè)置了一個(gè)基本限制。假設(shè)示波器放大器的傳遞函數(shù)具有單極點(diǎn)響應(yīng)，則帶寬等于0.35除以輸入信號(hào)的10％-90％上升時(shí)間。但是，大多數(shù)現(xiàn)代示波器前端使用具有多極點(diǎn)響應(yīng)的傳遞函數(shù)，因此上升時(shí)間/帶寬接近于0.45。高階濾波器提供了更陡峭的頻率滾降和更平坦的頻率響應(yīng)。

在我們測(cè)量1 GHz示波器對(duì)該信號(hào)的響應(yīng)之前，先預(yù)測(cè)一下測(cè)量結(jié)果。我們預(yù)計(jì)上升時(shí)間約為0.45納秒（450 ps）。當(dāng)使用示波器內(nèi)置的10-90％上升時(shí)間測(cè)量參數(shù)應(yīng)用于所采集的信號(hào)時(shí)，可以看到40 ps快速邊沿的測(cè)量到的上升時(shí)間是470 ps，將預(yù)期的450 ps除以470 ps，測(cè)得的示波器帶寬為0.957 GHz，非常接近標(biāo)定的1 GHz帶寬。

在圖中的信號(hào)上看到的小的上沖和下沖被稱為“吉布斯的耳朵”，這是由于示波器中發(fā)生了信號(hào)處理所致。每當(dāng)待測(cè)信號(hào)帶寬比示波器的額定帶寬高得多時(shí)，該信號(hào)就會(huì)顯示一個(gè)尖銳的壁面截止，這意味著高頻分量不會(huì)逐漸下降，而是會(huì)立即快速下降。碰到那堵墻（在此示例中為1 GHz）。知道這一點(diǎn)后，我就可以意識(shí)到這是示波器處理的產(chǎn)物，而不一定是DUT發(fā)出的信號(hào)的特征。

您可以使用已知的快沿信號(hào)進(jìn)行類似的測(cè)量，以測(cè)試示波器在性能極限邊緣處的信號(hào)表現(xiàn)。

如果信號(hào)中存在很多高頻噪聲，而實(shí)際只關(guān)心低頻成分，則可以過濾掉其中的一些成分，并可通過示波器內(nèi)置的帶寬限制過濾器降低示波器的帶寬來改善上升時(shí)間測(cè)量。HDO6104A示波器具有兩個(gè)可用的帶寬限制濾波器：200 MHz和20 MHz。

應(yīng)用200 MHz濾波器，預(yù)計(jì)上升時(shí)間應(yīng)增加到0.45 / 0.2 E9，即2.2 ns。下圖中測(cè)得的上升時(shí)間為1.93 ns，略低于預(yù)期的2.2 ns。請(qǐng)注意，由于帶寬限制濾波器減慢了信號(hào)上升時(shí)間，因此吉布的耳朵現(xiàn)象消失了。如果針對(duì)200 MHz帶寬限制重復(fù)進(jìn)行測(cè)量，則上升時(shí)間接近2 ns，接近預(yù)期值。