信號(hào)保真度是評(píng)價(jià)數(shù)字示波器性能最主要的衡量標(biāo)準(zhǔn),而采用合適的輸入脈沖響應(yīng)方 式則是示波器高保真還原信號(hào)真實(shí)面目的非常重要的環(huán)節(jié)。信號(hào)保真度定義為顯示在示波器 屏幕上的波形與被測波形間的擬合程度,而脈沖響應(yīng)方式表征示波器系統(tǒng)采用何種方式對(duì)輸 入激勵(lì)不同頻率成份的幅度和相位進(jìn)行最優(yōu)化處理,不同的示波器響應(yīng)方式會(huì)生成不同特征 的被測階躍脈沖波形。
脈沖響應(yīng):一個(gè)“完美”的方波脈沖包含了無數(shù)階奇次正弦諧波分量的幅度。因此,我們可以認(rèn)為測量系統(tǒng)采集脈沖信號(hào)的過程,也就是先采集其各個(gè)正弦諧波 然后再合成脈沖的過程。
現(xiàn)在測試測量設(shè)備包括數(shù)字示波器的前端輸入帶寬和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的帶寬都是有限的,也就決定了能采集到的諧波分量頻率是有限的。
由于示波器前端模擬部件呈現(xiàn)出低通濾波特性,對(duì)輸入信號(hào)的不同頻率成份的通過能 力不一致,高頻分量的幅度衰減率要大于低頻分量衰減率,因此幅頻響應(yīng)曲線不是線性變 換,而是呈滾降(RollOff)趨勢(shì),尤其對(duì)高于示波器-3dB 帶寬的頻譜成份更是表現(xiàn)出急 劇滾降特征。根據(jù)幅度響應(yīng)曲線的不同滾降方式,目前業(yè)內(nèi)主流高性能示波器主要提供兩 種響應(yīng)類型,分別是平坦化響應(yīng)(Flat Response)和貝塞爾響應(yīng)(Bessel Response)。
這三種響應(yīng)優(yōu)化類型不存在哪個(gè)更好的問題,而是分別適應(yīng)了不同信號(hào)的測試應(yīng)用需求。下表總結(jié)了三種響應(yīng)優(yōu)化模式的不同特點(diǎn)和適用領(lǐng)域。
示波器的響應(yīng)方式對(duì)信號(hào)采集的保真度有著直接的影響,下面是一些常見的示波器響應(yīng)方式及其對(duì)信號(hào)保真度的影響
實(shí)時(shí)采集:實(shí)時(shí)采集是最常見的示波器采集方式,它能夠?qū)崟r(shí)地顯示信號(hào)的波形。實(shí)時(shí)采集對(duì)于持續(xù)變化的信號(hào)非常有效,但對(duì)于高速變化的信號(hào)可能存在采樣率不足的問題,導(dǎo)致信號(hào)失真。
等效時(shí)間采集:等效時(shí)間采集通過將信號(hào)轉(zhuǎn)換為一系列短時(shí)段的等效波形來捕捉信號(hào)。這種采集方式可以減少采樣率不足帶來的失真,但對(duì)于快速變化的信號(hào),可能會(huì)丟失某些細(xì)節(jié)。
平均采集:平均采集通過多次采樣然后求平均來減小噪音,提高信號(hào)的保真度。平均采集能夠有效地提高信號(hào)的信噪比,并減少隨機(jī)噪音的影響。
峰值檢測采集:峰值檢測采集可以捕捉信號(hào)的最大值和最小值,對(duì)于瞬態(tài)信號(hào)的檢測非常有用。然而,峰值檢測采集無法提供完整的波形信息,只能給出信號(hào)的極值。
綜上所述,示波器的響應(yīng)方式不同,對(duì)信號(hào)采集的保真度會(huì)有不同的影響。根據(jù)具體的應(yīng)用需求和信號(hào)特點(diǎn),選擇適合的示波器響應(yīng)方式非常重要。