Definition der Oszilloskopbandbreite
Alle Oszilloskope weisen einen Tiefpassfrequenzgang auf, der bei höheren Frequenzen abfällt, wie in Abbildung 1 dargestellt. Die meisten Oszilloskope mit Bandbreitenparametern von 1 GHz und darunter weisen typischerweise eine Gaußsche Reaktion mit einem langsamen Abfall auf, der bei etwa einem Drittel der -3 dB-Frequenz beginnt.
Definition
Oszilloskope mit Bandbreitenspezifikationen über 1 GHz weisen typischerweise einen maximal flachen Frequenzgang auf, wie in Abbildung 2 dargestellt. Dieser Frequenzgang äußert sich normalerweise in einer flacheren In-Band-Reaktion und einem steileren Abfall bei einer Frequenz von etwa -3 dB.
Jeder dieser beiden Frequenzgänge eines Oszilloskops hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Ein Oszilloskop mit einem maximal flachen Frequenzgang dämpft In-Band-Signale weniger als ein Oszilloskop mit einem gaußschen Frequenzgang, was bedeutet, dass ersteres In-Band-Signale genauer messen kann. Ein Oszilloskop mit einem gaußschen Frequenzgang dämpft jedoch Out-of-Band-Signale weniger als ein Oszilloskop mit einem maximal flachen Frequenzgang. Das heißt, bei gleicher Bandbreitenspezifikation hat ein Oszilloskop mit einem gaußschen Frequenzgang normalerweise eine schnellere Anstiegszeit. Manchmal kann die Dämpfung von Out-of-Band-Signalen jedoch einen großen Beitrag zur Beseitigung hochfrequenter Komponenten leisten, die gemäß dem Nyquist-Kriterium (fMAX < fS) Aliasing verursachen können. Eine ausführlichere Erörterung der Nyquist-Abtasttheorie finden Sie in Agilent Application Note 1587 (Agilent Application Note 1587).
Unabhängig davon, ob Ihr Oszilloskop einen gaußschen Frequenzgang, einen maximalen flachen Frequenzgang oder etwas dazwischen hat, betrachten wir die niedrigste Frequenz, bei der das Eingangssignal nach dem Durchlaufen des Oszilloskops um 3 dB gedämpft wird, als Bandbreite des Oszilloskops. Die Bandbreite und der Frequenzgang des Oszilloskops können durch Sweepen des Sinuswellensignalgenerators gemessen werden. Die Dämpfung des Signals bei der -3 dB-Frequenz des Oszilloskops kann nach der Umwandlung als Amplitudenfehler von ungefähr -30 % ausgedrückt werden. Daher können wir nicht erwarten, genaue Messungen von Signalen durchzuführen, deren dominante Frequenzkomponenten nahe an der Bandbreite des Oszilloskops liegen.
Eng verwandt mit der Bandbreitenspezifikation eines Oszilloskops ist sein Anstiegszeitparameter. Ein Oszilloskop mit einem gaußschen Frequenzgang hat eine Anstiegszeit von etwa {{0}},35/fBW, basierend auf dem 10 % bis 90 %-Standard. Die Anstiegszeitspezifikation eines Oszilloskops mit dem größten flachen Frequenzgang liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,4/fBW, der mit der Steilheit der Frequenzabfallkennlinie des Oszilloskops variiert. Wir müssen jedoch bedenken, dass die Anstiegszeit eines Oszilloskops nicht die schnellste Flankengeschwindigkeit ist, die das Oszilloskop genau messen kann, sondern die schnellste Flankengeschwindigkeit, die das Oszilloskop erreichen kann, wenn das Eingangssignal eine theoretisch unendlich schnelle Anstiegszeit (0 ps) hat. Obwohl es eigentlich unmöglich ist, diesen theoretischen Parameter zu messen, da der Impulsgenerator keinen Impuls mit unendlich schneller Flanke ausgeben kann, können wir den Anstieg des Oszilloskops messen, indem wir einen Impuls mit einer Flankengeschwindigkeit eingeben, die das 3- bis 5-fache der Anstiegszeitspezifikation des Oszilloskops beträgt. Zeit.
