示波器采样率和带宽问题

示波器采样率和带宽问题,第1张

问题1:就信号重建而言,采样频率大于2倍信号带宽即可(香农采样定理),不需要5倍之说;

问题2:ADC的原理决定了它内部有积分、保持、比较等环节将模拟信号采样并量化成数字量,这就需要时间;量化的位数越多,需要的时间越长,因而ADC的容许最高采样频率与位数成反比,ADC芯片的采样频率通常有一个极限,达不到那么高,到GHz就很难了;实现高速采样一般都是通过时序控制,由N个ADC轮番工作来实现的;这样,对于每个ADC而言,其个体采样频率为总体采样频率的1/N;比如要实现1G采样,用100个ADC的话,每个ADC只需要以10MHz采样速率工作即可;你所说的高采样、高位数兼顾,完全可以采用多片ADC轮番上阵实现(当然,成本、复杂性会高一些);

这个两个参数要分开看:

示波器的带宽:

比如有一个100M的示波器,即表示测100M以内的波形不会衰减到真实波形的-3dB;但是一般不能测到这么高频率的信号,因为波形都是由正弦波组成,包含很多高次谐波;我们为了完整的测出真实波形,一般示波器的带宽要是被测波形频率的3-5倍(3次谐波,5次谐波)左右,因此100M的示波器最多来测试30M的信号就可以了

采样率:

采样的目的是让模拟信号转化为数字信号;即根据采样定律可知,采样率要是被测信号最高频率的两倍以上,才可以完整的重现真实的信号,不然会产生混叠;采样率越高恢复出来的信号越真实;

示波器的带宽与采样率的关系:

首先示波器带宽必须满足被测信号频率的3-5倍,这个信号才可以更加的完整的加入示波器进行放大或衰减;如果你一个80M的信号进入100M的示波器,进去的信号就不完整,后面在放大/衰减还有什么意义??最后采样出来的信号都是错的!!

因此,必须先满足示波器的带宽,保证进去的信号是完整的;然后进行采样,我们要在屏幕上看波形,一个模拟量怎么能显示在屏幕上??因此进行采样将模拟量转化为数字量(010101...),然后将这些数字编码转化为一个一个电压值显示在屏幕上,我们就可以看到一个完整的波形;所以采样率越高,单位时间内采的点越多,最后显示出来的波形越接近真实的波形;


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