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再谈带宽（2）

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带宽
捕获

我们知道，带宽的限制对信号的捕获会带来下面的影响：1，使被测信号的上升沿变缓。2，使信号的频率分量减少。3，使信号的相位失真。那么，“对于5MHz的时钟信号，需要用多少带宽的示波器来测量？” 这是我在培训时常问的一个问题。我很少能得到令我满意的答案，很少有工程师反问我：“这5MHz的时钟信号是方波还是正弦波，如果是方波，其上升时间是多少？” 我常得到的回答是，“100MHz带宽就足够了，示波器带宽通常是被测信号频率的3-5倍，100MHz余量很大了。” 图13显示了5MHz的方波信号在不同带宽时测试出的波形。其中，M1和M2是分别在6GHz和1GHz时波形，C3是带宽限制到200MHz的测试结果。图14显示在带宽限制到200MHz时测量出的5MHz的上升时间均值为本1.70357ns，而图15显示的是在6GHz带宽时的上升时间为873.87ps。这表明，对于 5MHz的时钟，因为其上升时间比较快，最好用1GHz以上带宽的示波器来测量其上升时间，200MHz时其上升沿变缓; 1GHz带宽和6GHz带宽对于测试800ps的上升时间结果几乎一样。对于USB2.0信号的测试，需要多少带宽？对于PCI-E G2信号的测试需要多少带宽？对于电源测试，需要多少带宽？对于1000Base-T信号的测试，需要多少带宽？对于10Gbps的背板测试，需要多少带宽？ …… 我们常要回答这些问题。下面的三条规则就是我们的回答。
1，首先取决于您需要测试的信号类型及您希望的测试准确度。
2，对方波信号，最重要的因素是上升时间。任何一方波信号都可以通过傅立叶变换分解成N次的谐
波能量之和。N等于多少时，被测信号的能量就接近为零？这取决于上升时间！这在Peter的白皮书中也有非常详细讨论。
3，对串行数据信号而言，数据比特率和上升时间是最重要的两个因素。有一个非常好的评估准则是：
示波器的带宽 > 1.8 X 信号比特率. 在这个准则下，如果被测信号的上升时间>20%UI,那么1.8关系的带宽能捕获信号能量的99%. 下面的图表给出了不同的上升时间和带宽之间的关系。

图13，5MHz时钟信号在6GHz、1GHz和200MHz等不同带宽时的测试波形对比

图14，带宽限制到200MHz时测量5MHz时钟上升时间

图15，6GHz带宽时测量5MHz时钟上升时间

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