示波器响应方式对信号采集保真度的影响

来源：西安安泰测试设备有限公司      分类：工作原理 2023-12-14 13:19:37 12阅读次数

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信号保真度是评价数字示波器性能最主要的衡量标准，而采用合适的输入脉冲响应方 式则是示波器高保真还原信号真实面目的非常重要的环节。信号保真度定义为显示在示波器 屏幕上的波形与被测波形间的拟合程度，而脉冲响应方式表征示波器系统采用何种方式对输 入激励不同频率成份的幅度和相位进行最优化处理，不同的示波器响应方式会生成不同特征 的被测阶跃脉冲波形。

脉冲响应：一个“完美”的方波脉冲包含了无数阶奇次正弦谐波分量的幅度。因此，我们可以认为测量系统采集脉冲信号的过程，也就是先采集其各个正弦谐波 然后再合成脉冲的过程。

现在测试测量设备包括数字示波器的前端输入带宽和模/数转换电路的带宽都是有限的，也就决定了能采集到的谐波分量频率是有限的。

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)。

这三种响应优化类型不存在哪个更好的问题，而是分别适应了不同信号的测试应用需求。下表总结了三种响应优化模式的不同特点和适用领域。

示波器的响应方式对信号采集的保真度有着直接的影响，下面是一些常见的示波器响应方式及其对信号保真度的影响

实时采集：实时采集是最常见的示波器采集方式，它能够实时地显示信号的波形。实时采集对于持续变化的信号非常有效，但对于高速变化的信号可能存在采样率不足的问题，导致信号失真。

等效时间采集：等效时间采集通过将信号转换为一系列短时段的等效波形来捕捉信号。这种采集方式可以减少采样率不足带来的失真，但对于快速变化的信号，可能会丢失某些细节。

平均采集：平均采集通过多次采样然后求平均来减小噪音，提高信号的保真度。平均采集能够有效地提高信号的信噪比，并减少随机噪音的影响。

峰值检测采集：峰值检测采集可以捕捉信号的最大值和最小值，对于瞬态信号的检测非常有用。然而，峰值检测采集无法提供完整的波形信息，只能给出信号的极值。

综上所述，示波器的响应方式不同，对信号采集的保真度会有不同的影响。根据具体的应用需求和信号特点，选择适合的示波器响应方式非常重要。

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