儀器儀表商情網(wǎng)訊：在示波器的日常使用中，小伙伴們使用最頻繁的功能應(yīng)該是參數(shù)測(cè)量，信號(hào)的頻率、脈寬、幅度、均值等信息都可一覽無(wú)遺。但這些測(cè)量結(jié)果是否存在誤差？是否能讓人信服呢？

在示波器的日常使用中，小伙伴們使用最頻繁的功能應(yīng)該是參數(shù)測(cè)量?，F(xiàn)在的示波器參數(shù)測(cè)量功能很強(qiáng)大，既可以測(cè)量頻率、脈寬等時(shí)間信息，也可以測(cè)量幅度、均值等電壓信息，還可以統(tǒng)計(jì)上升沿次數(shù)、面積等其他要素。不過(guò)對(duì)于這些測(cè)量結(jié)果，準(zhǔn)確度是否讓人信服？本文就以上升時(shí)間的測(cè)量誤差為例，突出示波器在測(cè)量中的注意事項(xiàng)。

上升時(shí)間的定義

上升時(shí)間是信號(hào)上升快慢的數(shù)值，那其準(zhǔn)確的內(nèi)涵該是如何定義了？說(shuō)來(lái)話(huà)長(zhǎng)，因?yàn)槎x是比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模画h(huán)套一環(huán)。按常規(guī)理論：信號(hào)的上升時(shí)間是正向沿的較低閾值交叉點(diǎn)與較高閾值交叉點(diǎn)之間的時(shí)差。顧名思義，上升時(shí)間肯定是在信號(hào)的上升沿時(shí)測(cè)量的；較低閾值、較高閾值的設(shè)定值在某些示波器中是可以自定義的，默認(rèn)為10%、90%幅值處。而幅值的定義，就是頂部值（Top）與底部值（Bottom）之差。頂部值，即波形較高部分的眾數(shù)（最普遍值）。

圖1 上升時(shí)間的定義

圖2 頂部值、底部值的定義

為什么要測(cè)量上升時(shí)間

在日常對(duì)待信號(hào)快慢的態(tài)度上，小伙伴們一般只關(guān)心信號(hào)的頻率，而不關(guān)心信號(hào)的上升時(shí)間。兔子是跑得快，但跑得慢的不一定是烏龜。在標(biāo)準(zhǔn)的正弦波中，上升時(shí)間與頻率是純潔的數(shù)學(xué)關(guān)系，但在實(shí)際中，從傅里葉級(jí)數(shù)可知，實(shí)際的波形是基波和高次諧波混合的產(chǎn)物。因此，波形高次諧波的比重越大，其上升時(shí)間就越短。與信號(hào)的頻率相比，上升時(shí)間更能代表信號(hào)的快慢。所以不要小看低頻的信號(hào)，只要它的上升沿是在瞬間爆發(fā)的，則足以引起信號(hào)的振鈴、反射、過(guò)沖等一系列問(wèn)題。

圖3 波形本質(zhì)的圖解

示波器帶寬的內(nèi)涵

奧林匹克的口號(hào)是“更快、更高、更強(qiáng)”，在示波器上的“更快”，則是對(duì)帶寬的要求。示波器中的模擬通道，簡(jiǎn)化來(lái)看就是個(gè)低通濾波器。它對(duì)頻率越高的信號(hào)，衰減就越嚴(yán)重。一般會(huì)把信號(hào)功率衰減了-3dB時(shí)的頻率，定義為示波器的帶寬。當(dāng)然，目前示波器的模擬技術(shù)發(fā)展神速，在示波器標(biāo)定的帶寬頻率點(diǎn)時(shí)，會(huì)有一定的裕量，所以在示波器的帶寬頻率點(diǎn)，幅度的衰減是-3dB以?xún)?nèi)的。特別說(shuō)明的是，探頭也是組成測(cè)量系統(tǒng)的重要一環(huán)，若測(cè)試中使用到探頭，則必須考慮探頭對(duì)帶寬的影響。

圖4 帶寬的圖解

帶寬對(duì)上升時(shí)間的影響