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示波器响应方式对信号采集保真度的影响
2013/4/2  10:22:09
由于示波器前端模拟部件呈现出低通滤波特性,对输入信号的不同频率成份的通过能力不一致,高频分量的幅度衰减率要大于低频分量衰减率,因此幅频响应曲线不是线性变换,而是呈滚降(RollOff)趋势,尤其对高于示波器-3dB带宽的频谱成份更是表现出急剧滚降特征。根据幅度响应曲线的不同滚降方式,目前业内主流高性能示波器主要提供两种响应类型,分别是平坦化响应(Flat Response)和贝塞尔响应(Bessel Response)
平坦化响应有两大优点。第一是信号在 -3dB带宽之前的幅频响应较为平坦,衰减较小,可进行非常精确的测量。第二是超过-3dB带宽后,频响曲线急剧下降,高频成份被有效截止(呈现出“砖墙”效应),通过的低频成分都能被后端ADC高保真采样,因而可大大减小数字示波器中的采样混叠机会,降低了波形失真度。平坦化响应示波器尽管有这些突出的优点,但也有非常显著的缺点:图1和图2的脉冲效果对比可看出,由于缺少更多的高频成份,5次谐波叠加的脉冲比21次谐波叠加的脉冲有更大的过冲和振铃。平坦响应截止了大量的高频谐波,因而表现出比较大的过冲和振铃现象,尤其是在信号上升时间很快,远远超过示波器可精确测量范围时,这种负面效应更为突出.
贝塞尔幅频响应对超过-3dB带宽的高频成分衰减速率相对较慢,因而表现出较小过冲和振铃的较好脉冲效应。但由于在-3dB带宽内对信号幅度响应相对来说不是很平坦,而且在-3dB带宽外会拖出一条较长的尾巴,这样使得后面的ADC需要更高的采样率才能确保不发生频率混叠现象。图3是贝塞尔响应和平坦响应对同一脉冲激励的形状对比,从中可以看出,平坦响应带来的过冲和振铃都相对较大。

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