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再談帶寬（2）

作者： 時(shí)間：2017-01-05 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
我們知道，帶寬的限制對(duì)信號(hào)的捕獲會(huì)帶來下面的影響：1，使被測(cè)信號(hào)的上升沿變緩。2，使信號(hào)的頻率分量減少。3，使信號(hào)的相位失真。 那么，“對(duì)于5MHz的時(shí)鐘信號(hào)，需要用多少帶寬的示波器來測(cè)量？” 這是我在培訓(xùn)時(shí)常問的一個(gè)問題。我很少能得到令我滿意的答案，很少有工程師反問我：“這5MHz的時(shí)鐘信號(hào)是方波還是正弦波，如果是方波，其上升時(shí)間是多少？” 我常得到的回答是，“100MHz帶寬就足夠了，示波器帶寬通常是被測(cè)信號(hào)頻率的3-5倍，100MHz余量很大了。” 圖13顯示了5MHz的方波信號(hào)在不同帶寬時(shí)測(cè)試出的波形。其中，M1和M2是分別在6GHz和1GHz時(shí)波形，C3是帶寬限制到200MHz的測(cè)試結(jié)果。 圖14顯示在帶寬限制到200MHz時(shí)測(cè)量出的5MHz的上升時(shí)間均值為本1.70357ns，而圖15顯示的是在6GHz帶寬時(shí)的上升時(shí)間為873.87ps。這表明，對(duì)于 5MHz的時(shí)鐘，因?yàn)槠渖仙龝r(shí)間比較快，最好用1GHz以上帶寬的示波器來測(cè)量其上升時(shí)間，200MHz時(shí)其上升沿變緩; 1GHz帶寬和6GHz帶寬對(duì)于測(cè)試800ps的上升時(shí)間結(jié)果幾乎一樣。對(duì)于USB2.0信號(hào)的測(cè)試，需要多少帶寬？對(duì)于PCI-E G2信號(hào)的測(cè)試需要多少帶寬？對(duì)于電源測(cè)試，需要多少帶寬？對(duì)于1000Base-T信號(hào)的測(cè)試，需要多少帶寬？對(duì)于10Gbps的背板測(cè)試，需要多少帶寬？ …… 我們常要回答這些問題。 下面的三條規(guī)則就是我們的回答。
1， 首先取決于您需要測(cè)試的信號(hào)類型及您希望的測(cè)試準(zhǔn)確度。
2， 對(duì)方波信號(hào)，最重要的因素是上升時(shí)間。任何一方波信號(hào)都可以通過傅立葉變換分解成N次的諧
波能量之和。N等于多少時(shí)，被測(cè)信號(hào)的能量就接近為零？這取決于上升時(shí)間！這在Peter的白皮書中也有非常詳細(xì)討論。
3， 對(duì)串行數(shù)據(jù)信號(hào)而言，數(shù)據(jù)比特率和上升時(shí)間是最重要的兩個(gè)因素。有一個(gè)非常好的評(píng)估準(zhǔn)則是：
示波器的帶寬 > 1.8 X 信號(hào)比特率. 在這個(gè)準(zhǔn)則下，如果被測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間>20%UI,那么1.8關(guān)系的帶寬能捕獲信號(hào)能量的99%. 下面的圖表給出了不同的上升時(shí)間和帶寬之間的關(guān)系。


圖13，5MHz時(shí)鐘信號(hào)在6GHz、1GHz和200MHz等不同帶寬時(shí)的測(cè)試波形對(duì)比



圖14，帶寬限制到200MHz時(shí)測(cè)量5MHz時(shí)鐘上升時(shí)間

圖15，6GHz帶寬時(shí)測(cè)量5MHz時(shí)鐘上升時(shí)間
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關(guān)鍵詞： 帶寬示波

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