2.3 示波器的带宽
2.3.1 带宽与正弦信号
示波器的带宽被称为模拟带宽，是指示波器系统的带宽。
给示波器的输入端加入一固定电压的正弦波信号，逐渐增加该正弦波的频率，直到示波器上显示该正弦波电压为原来的0.707倍或-3dB（见图2.20）为止，此时的频率点，即为示波器的规格带宽。图2.21是一个典型的100MHz示波器的频率响应曲线。
图2.20 示波器的带宽测定示意图
图2.21 一个典型的100MHz示波器的频率响应曲线
示波器带宽是由放大器模拟带宽决定的。放大器是信号进入示波器的大门，它的带宽决定了示波器的带宽，哪些信号能进入示波器由这个大门来决定。
示波器带宽决定示波器对信号的基本测量能力。随着信号频率的增加，示波器对信号的准确显示能力将下降（见图2.22）。
图2.22 随着信号频率的增加，示波器对信号的准确显示能力将下降
示波器带宽越大，信号的再现越准确。如果没有足够的带宽，示波器将无法分辨高频变化，高频信号幅度将出现失真（幅度下降），信号的高频成分（边缘）将会消失，细节数据将被丢失。
要想利用示波器比较准确地测量信号，通常是运用5倍准则，即
示波器所需带宽=被测信号的最高频率成分×5
使用5倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过± 2%，对大多数操作来说已经足够。但是，当信号频率大到一定程度时，这个经验准则将不再适用。总的来说，示波器的带宽越大，示波器再现的信号就越准确。
2.3.2 带宽与上升时间
一个非正弦波信号的带宽，可以由其上升时间来决定。若此信号通过一低通滤波器（一阶），则其带宽（BW）为0.35/上升时间（Tr），也就是说BW × Tr=0.35（见图2.23）。若此信号通过的是一非一阶的低通滤波器，则Tr与BW的乘积会更大，通常为0.4～0.45。
图2.23 非正弦信号的带宽示意图
在数字世界中，时间的测定至关重要。在测定数字信号时，如果是脉冲和阶跃波，可能更需要对上升时间做性能上的考虑。
对于示波器来说，测量到的信号的上升时间是系统的合成结果。示波器必须有足够长的上升时间，即示波器必须有足够的带宽（示波器带宽要大于输入信号带宽），才能准确地捕获快速变换的信号细节。可利用下面的公式来估算示波器测量值的上升时间：
示波器上升时间=k/示波器带宽
其中，k是介于0.35和0.45之间的常数，它的值取决于示波器的频率响应特性曲线和脉冲上升时间响应。对带宽小于1GHz的示波器，其常数k的典型值为0.35；对带宽大于1GHz的示波器，其常数k的值通常介于0.40与0.45之间。
使用带宽为350MHz的示波器，即上升时间为1ns（0.35/350M）的示波器，测量1ns上升时间的方波信号（示波器带宽等于输入信号带宽时），则示波器的测量值为：
从上面的结果可以看到，测量结果明显失真。
如果使用带宽为1GHz的示波器，即上升时间为350ps（0.35/1G）的示波器（示波器带宽大于输入信号带宽的3倍）来测量上升时间为1ns的信号，则示波器的测量值为：
由上面的结果可以看到，其测量值接近实际的信号。
测量信号上升时间时，示波器带宽将影响测量结果，具体如表2.1所示。
表2.1 上升时间与测量误差关系表
