随着技术的不断进步,带宽为几个 GHz 的示波器现在已经很常见。然而,传统的带宽测试方法可能很复杂并且会带来误差,特别是在带宽是用上升时间测量值计算而来时。这就是 Fluke Calibration 9500C 示波器校准器诞生的原因。
该设备可对高达 4 GHz 的示波器进行真带宽测试,还可以进行精确的脉冲响应测试,其快速归零沿的幅值范围高达 5 mVp-p 至 3 Vp-p,上升/下降时间高达 125 ps。
什么是带宽?
就示波器而言,带宽是指垂直通道的带宽,通常定义为响应值比低频值降低 3dB,或电压幅度降至 70.7% 时的频率。带宽是用来区分示波器的通用性能差异,类似于使用分辨率来区分数字万用表。将 4.5 位数字万用表与 5.5 位数字万用表进行比较,就像将 400 MHz 示波器与 1 GHz 示波器进行比较一样。
如何测量带宽?
测量带宽的明显方法是使用正弦波信号,并确定显示的信号幅值相比低频参考降低 3 dB (70.7%) 时的频率。
典型示波器的屏幕显示正弦波幅值降低 3 dB
为什么最好不要通过上升时间测试计算带宽
然而,采用非专用示波器校准源的过程需要考虑对输出的外部影响。由于没有专门的示波器校准源,许多人使用了稳幅信号发生器和功率表,再根据校准的射频功率输出来测定峰间值,但是这些仪器可能会包含受信号发生器准确度、失配和谐波影响而产生的误差。此外,您可能会从频率响应的形状、对 3 dB 点衰减的影响,以及带宽测定准确度中看出额外的复杂性。这样就难以获得更高带宽的示波器所需的频率和准确度的信号,从而导致必须根据上升时间测试来计算带宽。
带宽可能与上升时间 (tr) 相关;根据测量的上升时间计算等效带宽称为插补。带宽 (BW) 可通过下式插补:
BW=k/tr
- 对于 <1 GHz 的示波器,k=0.35
- 对于 >1 GHz 的示波器,k=0.4 至 0.45
仅在示波器的响应符合理论高斯滤波器的响应时方为有效。
遗憾的是,大多数示波器都不符合高斯响应,因此在带宽插补时往往会带来误差。简单的上升时间测试不能提供有关示波器频率响应形状的信息。在没有合适的正弦波源的情况下,这种方法已经成为一种常见的替代方法,并且仍旧用于 6 GHz 以上的超高带宽示波器。
用快沿进行测试
用高完整性、快沿来测试示波器的脉冲响应,测量垂直通道上升时间,并在显示的边沿上查找像差、下冲和过冲区域。
请记住,观察到的上升时间取决于用于测试的边沿的速度和校正所使用的边沿的实际上升时间;否则,测量过程中可能产生严重误差。
用 Fluke Calibration 9500C 示波器校准器进行带宽测试
Fluke Calibration 9500C 示波器校准器可提供高达 4 GHz 的高准确度稳幅正弦波形,可直接根据峰间电压进行校准。
在这种情况下,当需要更高的带宽和信号纯度时,采用有源信号头技术™的 9500C 可以提升您的效率、有效性和生产力,使多产品校准器的性能翻倍。
Fluke Calibration 9500C 可以使用有源信号头技术™来提供高达 4 GHz 的精确稳幅正弦波,从而能够对示波器进行真正的带宽测试。