示波器測量之帶寬與采樣率
b、采樣率
根據(jù)Nyquist采樣定律,采樣頻率必須2倍于信號最高頻率,即:
Fs > 2 * fmax
才能保證信號可以被無混疊的重構(gòu)出來。
(1)對于理想磚墻頻響來說,采樣率=示波器帶寬*2,即可重構(gòu)出信號。但是該情況在真實世界中是不存在的,大多數(shù)示波器的頻響都是介于理想磚墻頻響和高斯頻響之間。
(2)對于高斯頻響,采樣率=示波器帶寬*4,可對被測信號中的大部分頻率成分進行無混疊重構(gòu)。通常實際示波器的頻響大多比高斯頻響陡一點。
(3)對于最大平坦頻響,采樣率=示波器帶寬*2.5,即可對被測信號中的大部分頻率成分進行恢復(fù)。目前一些高端示波器都可以做到利用2.5倍帶寬的采樣率來完成信號重構(gòu)。
是不是采樣率越高量測精度越高?
以1GHz正弦波觀測為例,見下圖。
以6GHz帶寬最大平坦頻響的示波器(20GSa/s和40GSa/s)為例,
被測信號為:1.25GHz時鐘,上升時間為100ps左右。測試結(jié)果如下圖:
由上圖可知,在采樣率為帶寬6.6倍時,相比3.3倍的情況,波形的重建并無太大改善。因此,采樣率夠用就好。
相反,更高的采樣率并不一定會帶來更高的量測精度,原因如下:
(1)更高的采樣率會使用多個ADC拼接,造成波形失真。
(2)采樣率過高,會使ADC的有效位數(shù)降低(可能只能達到4~5位的分辨率)。
因此,量測精度由多個因素共同決定,采樣率在夠用的前提下,不一定是越高越好,在有些情況下,高采樣率反而會帶來更差的量測精度。
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