示波器響應(yīng)方式對信號采集保真度的影響
2013/4/2 10:22:09
由于示波器前端模擬部件呈現(xiàn)出低通濾波特性，對輸入信號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，尤其對高于示波器-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)
平坦化響應(yīng)有兩大優(yōu)點(diǎn)。第一是信號在 -3dB帶寬之前的幅頻響應(yīng)較為平坦，衰減較小，可進(jìn)行非常精確的測量。第二是超過-3dB帶寬后，頻響曲線急劇下降，高頻成份被有效截止（呈現(xiàn)出“磚墻”效應(yīng)），通過的低頻成分都能被后端ADC高保真采樣，因而可大大減小數(shù)字示波器中的采樣混疊機(jī)會，降低了波形失真度。平坦化響應(yīng)示波器盡管有這些突出的優(yōu)點(diǎn)，但也有非常顯著的缺點(diǎn)：圖1和圖2的脈沖效果對比可看出，由于缺少更多的高頻成份，5次諧波疊加的脈沖比21次諧波疊加的脈沖有更大的過沖和振鈴。平坦響應(yīng)截止了大量的高頻諧波，因而表現(xiàn)出比較大的過沖和振鈴現(xiàn)象，尤其是在信號上升時(shí)間很快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過示波器可精確測量范圍時(shí)，這種負(fù)面效應(yīng)更為突出.
貝塞爾幅頻響應(yīng)對超過-3dB帶寬的高頻成分衰減速率相對較慢，因而表現(xiàn)出較小過沖和振鈴的較好脈沖效應(yīng)。但由于在-3dB帶寬內(nèi)對信號幅度響應(yīng)相對來說不是很平坦，而且在-3dB帶寬外會拖出一條較長的尾巴，這樣使得后面的ADC需要更高的采樣率才能確保不發(fā)生頻率混疊現(xiàn)象。圖3是貝塞爾響應(yīng)和平坦響應(yīng)對同一脈沖激勵(lì)的形狀對比，從中可以看出，平坦響應(yīng)帶來的過沖和振鈴都相對較大。
平坦化響應(yīng)有兩大優(yōu)點(diǎn)。第一是信號在 -3dB帶寬之前的幅頻響應(yīng)較為平坦，衰減較小，可進(jìn)行非常精確的測量。第二是超過-3dB帶寬后，頻響曲線急劇下降，高頻成份被有效截止（呈現(xiàn)出“磚墻”效應(yīng)），通過的低頻成分都能被后端ADC高保真采樣，因而可大大減小數(shù)字示波器中的采樣混疊機(jī)會，降低了波形失真度。平坦化響應(yīng)示波器盡管有這些突出的優(yōu)點(diǎn)，但也有非常顯著的缺點(diǎn)：圖1和圖2的脈沖效果對比可看出，由于缺少更多的高頻成份，5次諧波疊加的脈沖比21次諧波疊加的脈沖有更大的過沖和振鈴。平坦響應(yīng)截止了大量的高頻諧波，因而表現(xiàn)出比較大的過沖和振鈴現(xiàn)象，尤其是在信號上升時(shí)間很快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過示波器可精確測量范圍時(shí)，這種負(fù)面效應(yīng)更為突出.
貝塞爾幅頻響應(yīng)對超過-3dB帶寬的高頻成分衰減速率相對較慢，因而表現(xiàn)出較小過沖和振鈴的較好脈沖效應(yīng)。但由于在-3dB帶寬內(nèi)對信號幅度響應(yīng)相對來說不是很平坦，而且在-3dB帶寬外會拖出一條較長的尾巴，這樣使得后面的ADC需要更高的采樣率才能確保不發(fā)生頻率混疊現(xiàn)象。圖3是貝塞爾響應(yīng)和平坦響應(yīng)對同一脈沖激勵(lì)的形狀對比，從中可以看出，平坦響應(yīng)帶來的過沖和振鈴都相對較大。
