揭开测试测量的小秘密——每周一考

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伦科技推出的63GHz示波器，除了这款63GHz带宽实时示波器外，市面上的示波器带宽有50GHz, 33GHz, 30GHz, 28GHz ,25GHz , 20GHz , 16GHz, 13GHz , 12GHz, 8GHz等，示波器的计量参数有很多，有很多不会随着示波器带宽变化而变化，有两个项目的计量的确会随着带宽提升而变化，包括-3dB带宽和示波器上升时间。-3dB带宽可以使用扫频信号源，比如安捷伦科技的PSG, 可输出高达67GHz的正弦波。上升时间的计量则可使用安捷伦科技提供的N2806A阶跃产生器，安捷伦科技内部就是使用该阶跃产生器计量其示波器产品的，该产品的详细信息，可参见http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5991-0263EN.pdf，其中也介绍了如何结合精密电缆(PrecisionProbe)软件来消除计量中所用电缆或探头带来的误差。 这里面有一点和大家分享一下，对高斯频响示波器，流传一个说法，示波器的上升时间应该是被测对象的3倍，该说法不适用于现代高端实时示波器，因为他们的频响都不是高斯频响，大多是最大平坦度频响，或者介于高斯和最大平坦度频响之间。

问题3：针对某一特定被测信号，是否是所用示波器采样率越高，量测精度越高？

答案(安捷伦科技杜吉伟提供)：示波器的采样率首先要够，也就是说，对高斯频响示波器，其采样率应该是带宽的4倍或以上，对最大平坦度频响示波器，其采样率应该是带宽的2.5倍或以上(典型产品举例，安捷伦DSOX3104A 1GHz带宽示波器，采样率由 5GSa/s采样降低为2.5GSa/s采样，仍可保证1GHz带宽)，对高斯频响的7104B系列示波器，其采样率由4GSa/s降为2GSa/s，则实时带宽也会从1GHz降到500MHz。

其次，并不一定是采样率越高，量测精度越高。这时因为，采样率较高的情况下，要做到采样等间距不是件容易的事情，在有些情况下，情况正好相反。下图给出三种不同的实例。

图1、用6GHz带宽示波器测量100ps上升沿（20%~80%）的1.25GHz方波，20GSa/s和40GSa/s采样率对上升时间的测量结果是一样的。

图2、观察1GHz正弦波，4GSa/s的采集和测量结果比20GSa/s采样率的结果更加准确，同样的结果也体现在有时候，50GSa/s 比100GSa/s采样率测量精度更高，这在厂家的技术手册上也有说明，对于有的被测信号，如基波频率分别为3GHz, 4GHz ,5GHz的应用，SATA 6Gbps , PCI-E 8Gbps , 10Gbps , 根据有些示波器的Technical Reference Manual , 其ADC等效位数在100GSa/s采样下，更差，反而是50GSa/s更好。 如下图所示

图3、以示波器的有效位数为例子，上图来自示波器的技术参考手册，针对基波频率是3GHz, 4GHz ,5GHz，6GHz 的情况下，示波器的实际有效位数反而是50GSa/s比100GSa/s更好。

这里无意对比不同厂家的示波器，只是说明一下，采样率越高，测量精度越高，貌似正确，但并不是适用于所有场合，因为人们往往忽略了某些假设前提的存在。