在测试示波器高带宽时,信号发生器需提供至少覆盖示波器标称带宽1.5倍以上的信号频率,例如测试500MHz带宽示波器时,信号发生器应能输出≥750MHz的正弦波信号,同时需结合以下关键原则和步骤:
一、核心原则:覆盖示波器带宽的1.5倍以上
理论依据:
示波器带宽定义为信号幅度衰减至-3dB(约70.7%)时的频率。若信号发生器输出频率仅等于示波器标称带宽(如500MHz),实际测量时信号幅度已衰减30%,无法准确验证示波器的高频响应。因此,需输出更高频率信号(如750MHz)以观察示波器在接近极限时的性能。
经验法则:
- 通用测试:信号发生器输出频率 = 示波器标称带宽 × 1.5
(例如:测试1GHz示波器,需≥1.5GHz信号) - 严格验证:若需测试示波器高频衰减特性,可输出接近其标称带宽的信号(如500MHz测试500MHz示波器),但需接受幅度衰减误差。
二、分场景测试需求
- 基础带宽验证:
- 目标:确认示波器能否达到标称带宽。
- 方法:信号发生器输出标称带宽×1.5的正弦波(如500MHz示波器用750MHz信号),观察示波器显示幅度是否衰减≤3dB(误差可接受范围)。
- 工具:需使用高精度信号发生器(频率稳定度≤±0.01%),避免信号源自身误差干扰测试。
- 高频衰减特性测试:
- 目标:分析示波器频率响应曲线(如-3dB点、带内平坦度)。
- 方法:信号发生器输出从低频到标称带宽2倍的扫频信号(如100kHz至1GHz),记录示波器幅度响应,绘制频谱图。
- 应用场景:高频电路设计、射频信号分析等需精确掌握示波器高频特性的领域。
- 上升时间测试(关联带宽):
- 公式:示波器上升时间(tr)≈ 0.35 / 带宽(BW)。
- 方法:信号发生器输出快沿脉冲信号(如100ps上升时间),通过示波器测量实际上升时间,反推带宽是否达标。
- 示例:若示波器标称带宽1GHz(理论tr=350ps),实测tr=400ps,则实际带宽≈0.35/400ps=875MHz,未达标。
三、关键注意事项
- 信号发生器性能要求:
- 频率稳定度:需≤±0.01%,避免频率漂移导致测试误差。
- 幅度精度:输出幅度误差需≤±1%,确保幅度衰减测量准确。
- 谐波失真:谐波分量需≤-40dBc,防止谐波干扰带宽测试。
- 探头与连接影响:
- 探头带宽:需≥信号发生器输出频率(如测试1GHz示波器,需用1GHz探头)。
- 连接方式:使用短同轴电缆(≤50cm)或直接连接,减少寄生电容/电感引入的误差。
- 环境因素控制:
- 温度:保持室温25℃±2℃,避免温度漂移影响示波器前端放大器性能。
- 电磁干扰:远离开关电源、射频设备等干扰源,必要时使用屏蔽箱。
四、推荐测试配置
测试项目 | 信号发生器要求 | 示波器设置 |
---|
基础带宽验证 | 频率≥1.5×示波器带宽,幅度1Vpp | 带宽设为“全带宽”,垂直刻度1V/格 |
高频衰减特性测试 | 扫频范围100kHz至2×示波器带宽 | 启用FFT频谱分析,平均次数≥16次 |
上升时间测试 | 输出100ps快沿脉冲,幅度500mVpp | 带宽设为“全带宽”,采样率≥5GSa/s |