信號保真度是評價數(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真實面目的非常重要的環(huán)節(jié)。信號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)采用何種方式對輸 入激勵不同頻率成份的幅度和相位進行最優(yōu)化處理,不同的示波器響應(yīng)方式會生成不同特征 的被測階躍脈沖波形。
脈沖響應(yīng):一個“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)采集脈沖信號的過程,也就是先采集其各個正弦諧波 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)。
這三種響應(yīng)優(yōu)化類型不存在哪個更好的問題,而是分別適應(yīng)了不同信號的測試應(yīng)用需求。下表總結(jié)了三種響應(yīng)優(yōu)化模式的不同特點和適用領(lǐng)域。
示波器的響應(yīng)方式對信號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)方式及其對信號保真度的影響
實時采集:實時采集是最常見的示波器采集方式,它能夠?qū)崟r地顯示信號的波形。實時采集對于持續(xù)變化的信號非常有效,但對于高速變化的信號可能存在采樣率不足的問題,導(dǎo)致信號失真。
等效時間采集:等效時間采集通過將信號轉(zhuǎn)換為一系列短時段的等效波形來捕捉信號。這種采集方式可以減少采樣率不足帶來的失真,但對于快速變化的信號,可能會丟失某些細(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,提高信號的保真度。平均采集能夠有效地提高信號的信噪比,并減少隨機噪音的影響。
峰值檢測采集:峰值檢測采集可以捕捉信號的最大值和最小值,對于瞬態(tài)信號的檢測非常有用。然而,峰值檢測采集無法提供完整的波形信息,只能給出信號的極值。
綜上所述,示波器的響應(yīng)方式不同,對信號采集的保真度會有不同的影響。根據(jù)具體的應(yīng)用需求和信號特點,選擇適合的示波器響應(yīng)方式非常重要。