手持式示波表與模擬示波器的重要區(qū)別是：數(shù)字示波器具有很多測量參數(shù)，如上升時間、下降時間、峰峰值、幅值等。以上每種參數(shù)的含義在示波器的操作手冊上一般都有說明。但是，如果我們深究每個參數(shù)底層算法的源頭是什么，答案其實(shí)并不簡單。如果能深刻理解示波器的基本算法，這會有助于我們理解使用示波器過程中的一些復(fù)雜性的問題。
示波器的帶寬當(dāng)然是越高越好”。這句話從某種意義上是正確的：帶寬越高，意味能夠準(zhǔn)確測量被測信號的帶寬越高，價值越大，也越值錢。但是，從使用角度來說，帶寬越高未必越好。1.、感興趣的信號的上升時間是示波器帶寬選擇的關(guān)鍵因素示波器帶寬的理論雖然極其簡單，但在具體購買和使用示波器的過程中到底該怎么選擇帶寬，卻是個沒有統(tǒng)一答案的復(fù)雜問題，經(jīng)常被討論。從事示波器的銷售人員會發(fā)現(xiàn)，其實(shí)每天都要和用戶談這個話題。經(jīng)常被討論是因?yàn)槭静ㄆ鲙挼倪x擇是相對的，它取決于感興趣的信號的類型以及測量準(zhǔn)確度的要求。任何信號都可以分解成無數(shù)次諧波的疊加。從頻域來理解，帶寬選擇的總原則是：帶寬能覆蓋被測信號各次諧波99.9%的能量就足夠了。帶寬難以選擇的根源就在于：我們不能直觀地知道被測信號能量的99.9%對應(yīng)的帶寬是多少。感興趣的信號的能量主要取決于上升沿的快慢，上升沿越陡，信號包含的高次諧波含量越豐富，帶寬就要越高。因此感興趣的信號的上升時間是關(guān)鍵因素。強(qiáng)調(diào)是感興趣的信號，因?yàn)楹芏鄷r候我們關(guān)心的是方波信號的尖峰毛刺而不僅僅是方波信號的整體的上升時間。譬如電源開關(guān)管MOSFET的Vds信號的上升時間高達(dá)100ns，但是感興趣的尖峰信號的上升時間可能只有5ns，甚至更小。
2、帶寬和手持式示波表本身的上升時間之間的關(guān)系示波器本身存在上升時間。示波器的上升時間可定義為示波器階躍響應(yīng)的時間，對于上升沿?zé)o限快的階躍信號經(jīng)過RC低通濾波器之后，其上升沿變緩。RC低通濾波器是示波器放大器的等效簡化分析模型。從RC模型來理解，電容的存在必然導(dǎo)致上升沿變緩。
示波器的上升時間和帶寬存在反比的關(guān)系，上升時間和帶寬的乘積是一個常數(shù)，使用RC電路模型可以推導(dǎo)出這個常數(shù)是0.35。基于圖1的模型可以推導(dǎo)出這個0.35常數(shù)。根據(jù)RC電路模型得出輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系式(1)如下。該關(guān)系式是一個高斯函數(shù)。
上升時間一般定義為信號幅值的10%-90%之間的時間。
3、帶寬選擇的N種說法業(yè)內(nèi)一直流傳著很多種帶寬選擇的說法，甚至在諸多文獻(xiàn)中稱之為法則(RuleofThumb)。這里筆者將流傳的幾種選擇帶寬的方法羅列出來。我們可以在“帶寬能覆蓋被測信號各次諧波的99.9%的能量就足夠了”的總原則下判斷對錯即可。但是，實(shí)踐中卻很糾結(jié)。還是那句話，我們不能直觀地知道被測信號能量的99.9%對應(yīng)的帶寬是多少，或者說，我們不能輕易確定被測信號的能量在多少次諧波之后被衰減到0.1%。
