示波器带宽限制有何作用?什么情况下开启?

作者&投稿:壤勤 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
示波器的带宽限制有什么作用?~

实际测量中,硬件电路中的噪声是无法避免的,有的时候噪声甚至比我们实际需要测量的信号还要大,这大大加大了我们测量和分析信号的障碍。因此,如何有效地去除噪声,尽量让示波器只显示我们需要观察和分析对信号就显得尤为重要。

带宽限制就是一个很好的办法。打开示波器的通道菜单,我们可以看到带宽这一栏,有“全”、“高通”、“低通”以及“20M”。其中的“20M”就是通过硬件进行带宽限制,使信号中高于20MHz频率的成分进行衰减。上图是一台300MHz带宽的示波器测量的信号,下图就是打开20M硬件带宽限制以后的波形。

可以看到打开20M带宽限制以后,波形要细了很多,信号中很多高频的成分被衰减了。

示波器的作用是把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,越优秀的示波器肯定越能还原信号真实的样子,我们肯定不希望看到的信号是被“美颜”过的。然而,在实际测量中,硬件电路中的噪声是无法避免的,有的时候噪声甚至比我们实际需要测量的信号还要大,这大大加大了我们测量和分析信号的障碍。因此,如何有效地去除噪声,尽量让示波器只显示我们需要观察和分析对信号就显得尤为重要。

带宽限制就是一个很好的办法。打开示波器的通道菜单,我们可以看到带宽这一栏,有“全”、“高通”、“低通”以及“20M”。其中的“20M”就是通过硬件进行带宽限制,使信号中高于20MHz频率的成分进行衰减。上图是一台300MHz带宽的示波器测量的信号,下图就是打开20M硬件带宽限制以后的波形。

可以看到打开20M带宽限制以后,波形要细了很多,信号中很多高频的成分被衰减了。
由于模拟滤波器电路相对数字滤波器更复杂,而且如果要过滤不同的频率段,用的器件也要增加,因此往往示波器一般只内置一种20M滤波。而数字滤波可以通过FPGA可编程硬件实现,可以对不同频带的谐波进行衰减,精度和可靠性也更高。
如下图就是通过低通20M数字滤波以后得出的波形,可以看到,相对模拟硬件滤波波形更加的平滑。

那么既然数字滤波有那么多优点,为什么示波器还是内置了一个20M都模拟滤波器呢?这里要注意的是,模拟滤波器可以消除示波器模数转换过程中信号发生的混叠,而数字滤波只能滤除基带内的噪声,对于已经发生混叠的信号是无能为力的。也就是说,如果噪声的频率高于采样率,此时通过数字滤波是无法处理的。
我们利用示波器的快速傅里叶变换(FFT)功能,再来带大家更直观地观察下高低通数字滤波的威力。

如上图是全带宽下对方波信号进行FFT后的图,可以看到,红色直方图中,第一条直线是信号的直流成分,第二条直线是信号的基波,接下去的直线是信号的谐波成分。
当我们将示波器设置为低通15KHz时,意味着示波器只允许低于15KHz频率的信号成分通过,示波器会将大于15KHz频率的信号成分进行衰减,可以看到直方图后面的直线大大的减少了。黄色信号也变得更加的细。

当我们将低通数字滤波设置为1KHz时(也就是基波的频率),由于大量谐波成分的丢失,可以看到黄色的方波已经衰减成了正弦波,直方图中的谐波直线也只剩下6条。由此也可见,低通滤波只能衰减设置的频率的谐波成分,而不是真正的滤除设置的频率的谐波成分。

在实际测量中,硬件电路中的噪声是无法避免的,有的时候噪声甚至比我们实际需要测量的信号还要大,这大大加大了我们测量和分析信号的障碍。因此,如何有效地去除噪声,尽量让示波器只显示我们需要观察和分析对信号就显得尤为重要。

带宽限制就是一个很好的办法。打开示波器的通道菜单,我们可以看到带宽这一栏,有“全”、“高通”、“低通”以及“20M”。其中的“20M”就是通过硬件进行带宽限制,使信号中高于20MHz频率的成分进行衰减。上图是一台300MHz带宽的示波器测量的信号,下图就是打开20M硬件带宽限制以后的波形。

可以看到打开20M带宽限制以后,波形要细了很多,信号中很多高频的成分被衰减了。



大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路。限制带宽开启后,可以减少显示波形中不时出现的噪声,显示的波形会显得更为清晰。但请注意,在消除噪声的时候,带宽限制同样会减少或者消除高频信号成分。鼎阳示波器,带宽限制开启后将有效滤除20M以上的噪声信号

主要作用是将外部干扰信号屏蔽在外面。所以当外面干扰比较大而你又不想让干扰影响真正的信号时可以打开它。

主要作用是将外部干扰信号屏蔽在外面。所以当外面干扰比较大而你又不想让干扰影响真正的信号时可以打开它。

类似于数字滤波功能,一般是测小信号时才用到。


新余市19410536679: 示波器带宽限制有何作用?什么情况下开启? -
仰琳克拉: 大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路.限制带宽开启后,可以减少显示波形中不时出现的噪声,显示的波形会显得更为清晰.但请注意,在消除噪声的时候,带宽限制同样会减少或者消除高频信号成分.鼎阳示波器,带宽限制开启后将有效滤除20M以上的噪声信号

新余市19410536679: 什么时候需要使用示波器带宽限制功能? -
仰琳克拉: 在测试比较低频率信号时需要用到;目前大多数示波器都带有显示带宽的电路,带宽限制一般是20MHz,可在“带宽限制”菜单里设置,默认是关闭状态,如下图致远电子ZDS2022示波器;当示波器被限制带宽之后,就可以把一些无谓的波形噪声或高频信号过滤,让示波器显示的波形更加清楚,更容易观察.

新余市19410536679: 示波器带宽开启和关闭会引起什么样的变化? -
仰琳克拉: 带宽限制:打开后将把示波器带宽限制到20MHz,不再是标称的带宽,关闭后恢复正常. 一般是用来测低频信号时用的,滤除高频噪声. 有的示波器有数字滤波器功能,跟带宽限制的作用一样,但是功能更强大一些,因为有多种的 滤波类型.

新余市19410536679: 数字示波器带宽不够会不会影响信号质量? -
仰琳克拉: 带宽不够会严重影响测量效果,但一般不会影响信号自身的质量.

新余市19410536679: 测试示波器时的带宽是如何影响测试结果?对测试仪器的带宽有何要求? -
仰琳克拉: 高频信号会因为带宽的限制被过滤掉.信号边沿会变缓,上升时间增大.仪器带宽高于被测信号最高带宽的3-5倍

新余市19410536679: 示波器全带宽与20兆赫兹有什么差异 -
仰琳克拉: 差异当然是在带宽上了.20MHz带宽是示波器的带宽限制功能,该功能开启时,示波器的-3dB带宽约为20MHz. 带宽限制的作用主要是在一些希望减少高频噪声对测量的影响的场合,如电源纹波测量.

新余市19410536679: 示波器带宽是否越高越好? -
仰琳克拉: 不一定吧,目前广泛使用的电路板、连接器、电缆和集成模块的上升时间非常有限,以至于高速信号经过传输之后高频分量损耗严重.许多新的第三代标准 (USB3.0, PCIE Gen3, 10G-KR)已经考虑到这一点,要求的带宽比以前低得多.当然,也有一些例外情况,要求更高的带宽.比如100G以太网方案,它采用复杂的调制技术 (DP-QPSK),要求四个模拟输入及超过20 GHz的带宽进行分析.鉴于这些应用,泰克已经宣布,其带宽超过30GHz的示波器将于今年下半年晚些时候推出.

新余市19410536679: 鼎阳示波器带宽限制有何作用?什么情况下开启??
仰琳克拉:全局限制 WWW 服务带宽 在 IIS 管理器中,展开本地计算机,右键单击“网站”文件夹,然后单击“属性”.单击“性能”选项卡,然后在“带宽限制”部分,选中“限制该服务器上所有网站可以使用的网络总带宽”复选框.在“最大带宽...

新余市19410536679: 示波器带宽和采样频率越高越好吗 -
仰琳克拉: 不全是这样的,要看测试需求 1、大多数情况带宽和采样率越高越好,但是当带宽和采样率大于被测信号一定范围时,其实再增大带宽和采样率已经不会对测试结果造成影响了,例如使用1G示波器看1K正弦波和使用100M示波器看1K正弦波其实效果是一样的 2,假如测试信号不希望被高频信号噪声干扰时,带宽越高测试效果越差,因此示波器都有一个功能“带宽限制”可以将示波器的带宽降低,例如测试电源纹波的时候,由于信号幅度较小,就不希望有高频噪声干扰,需要打开20MHz带宽限制

新余市19410536679: 数字示波器 带宽意义 -
仰琳克拉: 示波器带宽指的是正弦输入信号衰减到其实际幅度的70.7%时的频率值,带宽决定着示波器对信号的基本测量能力,随着信号频率的增加,示波器对信号的准确显示能力将下降.如果没有足够的带宽,示波器将无法分辨高频变化,幅度将出现失真,边缘将会消失,细节数据将被丢失,得到的关于信号的所有特性都是没有意义的.

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