什么是示波器的带宽? 数字示波器的基本概念

示波器的带宽是多少？在选择示波器的时候，我们要明白，所谓带宽就是示波器的基本参数，就像放大器带宽的定义一样。选择示波器要看哪些指标？带宽示波器的前端衰减器和放大器决定了示波器的带宽，示波器的带宽决定了示波器能测量的最大信号频率范围，模拟示波器的带宽是一个固定值，而数字示波器的带宽包括模拟带宽和数字实时带宽。

选择示波器的指标:带宽示波器的前端衰减器和放大器决定了示波器的带宽，示波器的带宽决定了示波器能测量的最大信号频率范围。根据定义，一个带宽为100M的示波器在100MHz下测量一个频率为1V的正弦波，信号大小会衰减到0.707V，如果你拿一个带宽为50M的示波器去测量一个频率为500M的正弦波，信号绝对失真。根据示波器带宽理论，假设我们测量的信号最高频率为20MHz，我们可以买一个带宽在100MHz以上的示波器。

根据奈奎斯特定律，如果被测信号的带宽有限，在对信号进行采样和量化时，如果采样率大于被测信号带宽的两倍，则信号中携带的信息可以完全重构或恢复，而不会混叠。事实上，市面上示波器的采样率一般都在带宽的5倍以上。这里需要注意的是等效采样率和实时采样率的区别。如果价格特别低的示波器标注的采样率高，就要特别注意厂家是否标注了等效采样率。

如果测量正弦信号，肯定能测出来，衰减3db；但如果是非正弦的，失真会很大。即使是50MHz的方波，在100MHz也已经严重失真，3次以上的谐波都被滤除了。带宽是示波器的基本指标。用带宽为100MHz的示波器测量1V和100MHz的正弦波，幅度会衰减到只有0.707V，但如果是方波或三角波信号，就不能这样计算了。具体来说，需要通过傅立叶变换来分析，看你关注的内部谐波有多少，比如一个40M的方波信号。根据频谱分析原理，最多只能看到200M的5次谐波，5次以上的谐波是看不到的，你可能会看到方波变成了有一定弧度的曲线。

带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定值，而数字示波器的带宽包括模拟带宽和数字实时带宽。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽就是示波器的数字实时带宽。数字实时带宽与最高数字化频率和波形重构技术因子K(数字实时带宽的最高数字化率/K)有关，一般不直接作为指标给出。从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适用于重复周期信号的测量，而数字实时带宽既适用于重复信号的测量，也适用于单个信号的测量。

比如TEK公司的TES520B，其带宽为500MHz，实际上意味着其模拟带宽为500MHz，数字实时带宽最高只能达到400MHz，远低于模拟带宽。所以在测量单个信号时，一定要参考数字示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。带宽选择示例:已知条件:示波器主机1GHz，探头配置1.5GHz，测量信号200MHz(上升时间500ps)。

示波器用于测量信号，信号一般有频率。示波器的带宽代表示波器可以测量多少频率范围。当然不是简单的用100M带宽测量100 m频率的信号那么简单，一般选择原则是5倍。比如你测量的信号频率在20M以内，那么你可以买一个100MHz带宽的示波器。带宽是指这个示波器的上限频率(正弦波，从DC到某个频率衰减3db)。

当然，带宽越高越好；现在的数字存储示波器要注意采样率、存储深度、波特率等参数。对于用户来说，足够了，一般是被测信号的三倍(测量非正弦信号时，合成波比较复杂，频率成分可能是三倍，所以这些信号会被滤除)。目前市场上有80GHz以上的高频示波器。目前价格太高，一百多万。选择适合自己的就好。研发相对比实测信号高三倍甚至更多，修复可以更低。恐怕就够了，主要看波形，对细节要求不高。

选择示波器有一个五重法则，就是如果你要测量的信号频率在20MHz以下，那么买一个100M带宽的示波器就够了。选择探头非常简单。一般你的20M示波器带宽大于20M，太大了也没用。你的示波器本身只有20M带宽。市面上有很多，而且还挺便宜的。在选择示波器的时候，我们要明白，所谓带宽就是示波器的基本参数，就像放大器带宽的定义一样。

也就是说，用带宽为100MHz的示波器测量1V和100MHz的正弦波时，得到的幅值只有0.707V，所以在选择示波器时，为了达到一定的测量精度，应该选择5倍于信号高频的带宽。例如，ZLG致远电子的ZDS2024PLUS示波器提供200MHz的带宽和1 GSA/A的实时采样率

测试低频信号时使用；目前大多数示波器都配有显示带宽的电路。带宽限制一般为20MHz，可以在“带宽限制”菜单中设置。默认关闭，如下图:致远电子ZDS2022示波器；在示波器带宽有限的情况下，可以滤除一些不必要的波形噪声或高频信号，使示波器显示的波形更清晰，更容易观察。之前测量一些小的低频信号，比如电源纹波，发现高带宽的示波器效果不好。分析原因是带宽太大，无法让高频噪声进入，干扰观测。只需在行业内将示波器带宽限制在20MHz即可，避免高频噪声干扰。

峰到峰(Vpp)垂直偏转因子(V/div)×波形峰到谷所占网格数(div)；周期的水平偏转因子(t)，即扫描速度(t/div)×水平方向重复一个周期所占的方格数(div)；频率(f)周期的倒数(1/t)；对于测量500ps上升时间(1090%)时具有正确高斯频率响应的示波器，确定其所需的最小内部带宽；如果信号的上升/下降时间约为500ps(以10%到90%的标准定义)，那么信号的最大实际频率分量为fknee(0.5/500ps)1GHz。

峰到峰(Vpp)垂直偏转因子(V/div)×波形峰到谷所占网格数(div)；周期的水平偏转因子(t)，即扫描速度(t/div)×水平方向重复一个周期所占的方格数(div)；频率(f)周期的倒数(1/t)；我们通过一个简单的例子来说明:对于测量500ps上升时间(1090%)时具有正确高斯频率响应的示波器，确定所需的最小带宽；如果信号的上升/下降时间约为500ps(由10%至90%的标准定义)，那么如果在测量上升时间和下降时间的参数时允许20%的时序误差，则信号的最大实际频率分量fknee(0.5/500ps)1GHz可以满足这种数字测量应用的要求。