示波器和探棒基础知识共31页

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示波器培训PPT课件

讲义提纲
示波器测量讲解内容概要
基本概念
• 用途介绍 • 数字与模拟示
波器比较 • 几种典型波 • 波形测量参数
指标与功能
• 带宽指标 • 采样率指标 • 实时/等效采样 • 存储深度 • 触发方式
基本使用
• 面板操作 • LCD显示 • 触发的设定 • 探头的增益 • 探头的类型
注意事项
• 示波器校正 • 有关浮动测量 • 交流耦合与直
-3dB
频率上限
频率下限
…..
④ 带阻
频率下限频率上限
-3dB
频率下限频率上限
第22页/共77页
频率上限频率下限
频率上限
频率下限
…..
第二章：指标与功能-示波器主要指标
带宽与上升时间
• 上升时间通常定义为信号从上升跳变沿的10％到90％的时间长度。
90%
10% 上升时间
• 示波器的上升时间则与其带宽有直接关系
...can hurt you!
第24页/共77页
第二章：指标与功能-示波器主要指标
采样过程
① 等间隔进行采样及A/D转换
①
② 顺序存储采样数据 ③ 读取采样数据以构建波形
② ③
第25页/共77页
第二章：指标与功能-示波器主要指标
实时采样
• 实时采样在一次触发事件期间捕获所有用于重建波形的样本点，它要求采样率至少为被测波形最高频率分量的5倍。
• 如上图所示，① 表示第一次触发所采样的数据点，并且一次就完成一个采样过程
第26页/共77页
第二章：指标与功能-示波器主要指标
等效采样
• 等效采样是在多个触发事件上捕捉样本点，要求输入的波形为重复波形。对于每个触发事件示波器会捕捉多个样本点，并把它们与原已捕捉的样本点组合到一起。

示波器基础知识

带宽和上升时间采样率

采样率
记录长度波形捕获率

探头能力（保证信号不失真的
输入示波器)
例如：把100M带宽示波器输入100M 1V 正弦波观察到的将是100M 0.707V的波形。
示波器的探头

要测试，示波器就少不了探头，探头四个主要的指标为带宽、
输入电阻、输入电容和衰减倍数。我们最常用的探头是测试电压波形的有源探头和无源探头。
Statistics功能，测试统计可以选择显示平均/标准方差
示波器的触发

边沿Edge 触发

脉冲Pulse 触发
逻辑Logic 触发单次Single 触发

ห้องสมุดไป่ตู้
延时Delay触发
边沿触发
边沿触发是用得最多的触发方式，它使波形在上升或下降沿的某一个电平位置被触发。
说明：我们一般先用边沿触发方式观察信号情况，发现有问题时再根据实际情况选用其它的触发方式
脉冲触发方式有以下分类：
⑴ 捕捉毛刺－－Glitch触发
⑵ 捕捉幅度异常信号－－Runt触发
(3) 捕捉宽度异常信号－－Width触发
(4) 检查边沿跳变速度－－Slew Rate触发
上面几种触发，在测试总线和控制信号的异常情况方面，比较有用。单次触发单次触发并非一个独立的触发方式，它和其他方式一起使用，只是其他方式可以进行多次的触发，而单次触发只会触发一次就停止了，并将信号显示出来，比如对于上电的电压上升的情况、捕获很少出现的脉冲毛刺等比较有用。
应用三：某一个高电平上有许多负脉冲，脉冲宽度分布在极宽的范围内，我想利用宽度位于9s与9.5s之间的负脉冲进行触发，怎么办？？触发类型：脉冲触发方式：宽度（Width）触发源：对应的通道极性：负 Trigger When：设置宽度下限为9s、上限为9.5s，并且是在该范围内触发 Level：调到合适的值

示波器使用基础知识

示波器使用基础知识示波器（Oscilloscope）是一种用于观测和测量电信号波形的仪器，是电子实验室和工程师常用的工具之一、它能够显示电压随时间变化的波形图，并可以用于分析信号的频率、幅度、相位等特性。

本文将介绍示波器的基础知识，包括工作原理、种类、操作方法等内容。

一、示波器的工作原理示波器的工作原理基于信号的采样和显示。

当被测信号通过示波器的输入通道时，示波器会对信号进行采样，并将采样结果通过电子束扫描的方式显示在屏幕上，形成波形图。

示波器的核心部件是电子束管，它是一种真空管，内部包含有阴极、聚焦剂、水平和垂直偏转板等。

当示波器接收到信号后，会对电子束施加水平和垂直的偏转电压，使电子束在屏幕上形成波形图。

二、示波器的种类示波器根据使用范围、性能特点等因素可以分为不同的种类。

常见的示波器包括：1.模拟示波器：采用电子束管显示波形图，具有较高的输入动态范围和带宽，适用于高频、高速的信号测量。

2.数字示波器：采用数字方式对信号进行采样和处理，并通过液晶显示屏显示波形图。

数字示波器可以对波形进行数学运算、存储、触发等操作，适用于对信号进行更复杂的分析和处理。

3.存储示波器：能够将波形数据存储在内部存储器中，并可以通过接口输出到计算机进行进一步分析和处理。

4.扫描示波器：通过扫描方式显示多个信号的波形图，适用于多通道信号的观测和比较。

三、示波器的操作方法1.连接电源和信号源：示波器通常需要连接外部电源，并通过输入通道接收被测信号。

在连接信号源时，需要注意信号源的适配性和匹配阻抗。

2.调节水平和垂直控制：示波器的水平和垂直控制可以调节波形图的位置和大小。

水平控制可以调整波形图的水平偏移和触发位置，垂直控制可以调整波形图的幅度和灵敏度。

3.设置触发模式：示波器可以设置触发模式以稳定地显示波形图。

触发模式可以根据信号的上升沿、下降沿、脉冲宽度等进行设置。

4.进行波形显示和分析：根据需要可以选择采样率和时间基准进行波形显示。

示波器探头的基本知识

Page 7 of 10
P&C SBG Peripherals SBU
Leabharlann 第三, 信號源的幅度(最大,最小值) 信號源的幅度考慮也非常重要, 用很大量程的探頭來測試小信號,一是精確度的考慮,二是大才小用, 如果信號源的幅度很大,超過了探頭的承受能力,就會損壞探頭. 第四物理連接考慮因素 1.方便連接 2.安全方面考慮 3.連接線太長會引入干擾
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P&C SBG Peripherals SBU
7.CMRR(共模抑制比): 這個參數是指差分探頭的一個最重要的指標. CMRR會隨頻率的提高而下降. CMRR=Ad(差分信號電壓增益)/Ac(共模信號電壓增益)
8. 傳播延遲: 傳播延遲是探頭器件及信號通過這些器件從探針傳送到示波器連器所需要時間的函數.通常情況傳播延遲是由於探頭的電纜導致的.
P&C SBG Peripherals SBU
3)該探頭的量程是 DC15A current 和 50A peak pulse current. 這個量程在我們的測試中很容易突破,所以需要非常小心.用該探頭測試輸入電流時,一般在正常工作時其電流是不會超過15A的,但在開機的瞬間,inrush current會遠遠高于50A, 達到200多A,甚至超過300A. 所以在做這樣的測試時需要先將探頭取下,待電源工作穩定以後再加入探頭.
P&C SBG Peripherals SBU

2)無源探頭的地線是同示波器的大地連接在一起的. 示波器廠商設計該類探頭就只是用于測試以大地為參考點的信號,不能測試電源一次側的信號.雖然我們的示波器都是把地線剪掉了的,這就相當于示波器變成了一個浮地的設備,變得可以測試一次側的信號,但是從準確性,安全性方面來說都是欠妥的.在我們部門出現過用10X電壓探棒測試二次側電壓跟100X電壓探棒測試輸入AC電壓,結果把100X電壓探棒的接地線瞬間燒斷的事故.如果需要同時監測一次,二次側的信號的情況,一次側請用差分探棒. 3)探頭在使用的過程中要注意輕拿輕放,因為10X探棒的接地線比較細,非常容易折斷.

示波器基础知识.

示
波
器
V
带
宽
0dB(100%)
显示存储器
PC
触发和时基电路
反映信号特性
RIGOL
l 信号的时间和电压值
示
l 振荡信号的频率
波
l 信号所代表电路的“变化部分”
器概
l 信号的特定部分相对于其他部分的发生频率
述
l 是否存在故障部件使信号产生失真
l 信号的直流值 (DC) 和交流值 (AC)
l 信号的噪声值和噪声是否随时间变化
RIGOL
波
DS5000的刷新率是每秒1K以上
RIGOL
波形的刷新率
高达每秒1K以上的刷新率
波
1000/s 以上的刷新率
100/s – 200/s 的刷新率
RIGOL
第四章示波器带宽示波器带宽
RIGOL
概念
数字示波器带宽也称为模拟带宽，指示波器前端输入放大器的带
宽，相当于一个低通滤波。定义为在幅频特性曲线中，随正弦波频率的增加，信号的幅度下降到3dB(70.7％)，此时的频率点称为示波器的带宽。
波
几种典型的波
RIGOL
调幅波
调幅又程为振幅调制。它是用调幅信号去控制高频载波的振幅V，使其随调制信号的变化而变化。
调幅波
波
载波
F(t)=E(1+mcosΩ t)cosabt
调制波
RIGOL
调频波
调频又称频率调制。它是用调制信号去控制高频载波信号的角频率，使其随调试信号变化而变化。
调幅波
波
载波
波等于周期。
RIGOL
波形的测量电压
电压
电压是电路两点间的电势能或信号强度。有时把地线或零电压作为参考点。如果测量的是波形从最高峰值到最低峰值的电压值，则称为电压的峰值- 峰值。有效值是峰峰值的 0.707倍。

示波器基础知识 ppt课件

水平偏转放大器

辉度控制电路用电子学的方法在恰当的时刻点亮
和熄灭扫迹。

为使所有这些电路工作，示波器需要有一个电源。
此电源从交流市电或者从机内或外部的电池获取能量，
使示波器工作。任何示波器的基本性能都是由它的垂直
偏转系统的特性来决定的，所以我们首先来详细地考察
这一部分。
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11
1．3 垂直偏转（一）
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17
动态范围
动态范围就是示波器能够不失真地显示信号的最大幅值，在此信号幅值下只要调节示波器的垂直位置仍能观察到波形的全部。对于 Fluke公司的示波器来说，动态范围的典型值为24路（3个屏幕）
ppt课件
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相加和反向

简单的把两个信号相加起来似乎没有什么实
际意义。然百，把两个有关信号之一反向，再将二
量。如上所述，受到电子轰击后，CRT上的荧光物质就会发
光。当电子束移开后，荧光物质在一个短的时间内还会继续
发光。这个时间称为余辉时间。余辉时间的长短随荧光物质
的不同而变化。最常用的荧光物质是P31，其余辉时间小于
一毫秒(ms).而荧光物质P7的余辉时间则较长，约为
300ms，这对于观察较慢的信号非常有用。P31材料发射绿

ppt课件
3
显示系统（二）

在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂
直的直线形成网络，称为标尺。标尺通常在垂直方向有8个，
水平方向有10个，每个格为1cm。有的标尺线又进一步分成小格，并且还有标明0％和100％的特别线。这些特别的线和标明10％和90％的标尺配合使用以进行上升时间的测

上升时间是一个示波器从理论上来说能够显示的最快的瞬变的时

示波器必备知识点总结

示波器必备知识点总结1. 示波器的工作原理示波器主要通过探头将被测信号转换成电压信号，然后由示波器内部的放大器放大后再转换成屏幕上的波形。

其工作原理类似于振动传感器接收振动信号，放大器放大信号后再转换成波形一样。

探头的选择和配置、放大器的工作原理、波形的显示和触发等，都是示波器工作原理的重要组成部分。

2. 示波器的基本参数示波器的基本参数包括带宽、采样率、垂直灵敏度、水平灵敏度、触发灵敏度等。

带宽是表示示波器测量信号频率范围的参数，常用单位是赫兹(Hz)。

采样率是指示波器对信号进行采样的频率，一般用赫兹(Hz)来表示。

垂直灵敏度是指示波器对信号的垂直测量范围，常用单位是伏特/格(V/div)。

水平灵敏度是指示波器对时间的水平测量范围，一般用秒/格(s/div)表示。

触发灵敏度是指示波器对信号触发的敏感程度，一般用伏特(V)来表示。

3. 示波器的使用技巧示波器的使用技巧包括探头的选择和配置、波形的触发设置、垂直和水平的调整、波形的测量和分析等。

探头的选择和配置对测量结果有重要影响，不同的探头适用于不同的测量场景。

波形的触发设置能够使波形在屏幕上稳定显示，触发级别和触发边沿的选择是触发设置的重要参数。

垂直和水平的调整是为了使波形在屏幕上清晰显示，需要根据测量信号的特点来调整。

波形的测量和分析可以通过示波器内置的测量函数来实现，例如测量频率、周期、占空比等。

4. 示波器的应用场景示波器广泛应用于电子、通信、汽车、航空航天等领域，用于测量和分析各种电压信号的波形。

在电子领域，示波器可用于测量各种电路的波形、频率、相位等参数，是电路设计、调试和维修的重要工具。

在通信领域，示波器可用于分析各种通信信号的波形、频谱、眼图等参数，是通信设备调试和维修的重要工具。

在汽车领域，示波器可用于检测各种传感器信号的波形、频率、脉冲宽度等参数，是汽车维修和故障诊断的重要工具。

在航空航天领域，示波器可用于监测各种飞行器的传感器信号、控制系统信号等，是飞行器测试和调试的重要工具。

示波器基础知识演示文稿

第15页，共38页。
第16页，共38页。
第17页，共38页。
示波器的探头要测试，示波器就少不了探头，探头四个主要的指标为带宽、
输入电阻、输入电容和衰减倍数。我们最常用的探头是测试电压波形的有源探头和无源探头。通常来说带宽高的探头，它的输入阻抗普遍要低。比如同样是有源探头的P6204和P6249，带宽分别为1GHz和4GHz，它们的输入输入阻抗分别为10M欧姆和20k欧姆。需要注意的是，阻抗会随着输入信号的频率而变化，比如随着频率的升高而减低，它不是一个恒定的数值。
第30页，共38页。
工作中的波形测量应用
应用一：
我想知道从通道2输入的数字信号上有没有宽度窄于50ns并且幅度超过1.2V的正极性毛刺？？
触发类型（Type）：脉冲（Pulse）触发方式（Class）：毛刺（Glitch）触发源（Source）：通道2（ch2）极性与宽度（Polarity & Width）：极性设为正（Positive），宽度值调定为50ns 毛刺（Glitch）：设置为Accept 触发电平（Level）：调节到1.2V
Level：调到合适的值
第33页，共38页。
应用四：
某一信号上有很多由不同原因引起的脉冲，脉冲幅度分布在0~5V范围内，我想利用幅度落在3~3.5V范围内并且宽度大于10ns的脉冲进行触发，怎么办？？
触发类型：脉冲触发方式：幅度异常（Runt）触发源：对应的通道
极性：正
Threshold：设置幅度下限为3V、上限为3.5V Trigger When：设置Runt is Wider than 10ns
第34页，共38页。
应用五：
我想知道在ch4时钟的上升沿处，有没有ch1为+5V、ch2为+5V、ch3为0V的情况出现？？

示波器应用基本知识35页PPT

1
0
、
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南
窗
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Байду номын сангаас
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容
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之
易
安
。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。
示波器应用基本知识
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、陶渊明（约 365年 —427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散

示波器培训PPT示波器基础知识

采样率与记录长度
采样率
示波器每秒对信号进行采样的次数，决定了示波器能够捕捉到的信号细节。采样率越高，示波器对信号的还原度越高。
记录长度
示波器能够存储的采样点数，决定了示波器能够捕捉到的信号时间长度。记录长度越长，示波器能够观察到的信号时间窗口越大。
垂直分辨率与灵敏度
垂直分辨率
示波器在垂直方向上能够分辨的最小电压变化量，决定了示波器对微弱信号的捕捉能力。垂直分辨率越高，示波器对微弱信号的识别能力越强。
作用
示波器在电子测量领域具有重要地位，可用于观测、分析和测量各种电信号，如正弦波、方波、脉冲波等，为电子设备的研发、生产和维修提供重要依据。
示波器的发展历程
01
02
03Βιβλιοθήκη 早期示波器采用机械式扫描方式，显示精度和速度有限。
模拟示波器
采用模拟电路技术，具有较快的扫描速度和较高的显示精度。
数字示波器
号是否过载。
示波器的保养与校准
定期保养
按照厂家推荐的保养周期进行保养，包括清洁、润滑和调整等。
校准示波器
定期使用校准信号对示波器进行校准，确保测量结果的准确性。
更换易损件
根据使用情况及时更换易损件，如保险丝、探头等，保证示波器的正常运行。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
过冲
在示波器的输出信号达到峰值时出现的超过理论值的电压尖峰，是示波器动态性能的一个重要指标。过冲越小，示波器的动态性能越好。
CHAPTER 04
示波器的操作与使用
示波器的连接与设置
连接探头
根据测量需求选择合适的探头，将探头连接到示波器的通道输入
端，并确保探头接地良好。

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• CPU Power OK及Power Sequence:示波器选择7104或者 7404(>1G) 探棒选择P6245或者TAP1500(1.5G) Power Sequece只是测试信号高低电平有效(5Vmax),我们只需要示波器以及Probe的Dynamic Range满足要求, 以7104 1MOhm最小值9Vrms为计,P6245 TAP1500的 Dynamic Range为+-8V,整体范围大大满足测试需要.
示波器带宽v.s.正弦波振幅
5倍于待测信号有2%误差
所以在选择示波器和探棒组成测试系统时,遵循测试系统上升时间比被测试信号快3-5倍,10倍是最佳选择;
如何根据上升时间来算信号的带宽
采样率的理论
• 频率为f 的正弦波g(t), 若以2f 的采样率, 则其傅立叶转换式为
• 其中g(n/2f) 为采样值 • sinc(2ft - n)称为内插函数(Interpolation Function) • 此式称为内插公式(Interpolation Formula) • 利用sinc内插函数, 以2f 的采样率, 就可将频率为f 的正弦
采样率的理论
选择量测系统
• 估计待测信号的电压,频率,上升时间 • 选择动态范围满足电压幅度的探头 • 估算信号的实际带宽=0.35/tr • 选择带宽为信号带宽3~5倍的探棒和示波器 • 确定需要量测参数的特殊要求(示波器的带宽是否可选,
示波器是否有累计功能等) • 将选择到的示波器和探棒根据量测的参数 • (量测DC相关参数的时候选择垂直精度高的示波器和输
入电阻较大的探棒,量测AC相关参数的时候尽量选取上升时间快.采样率高的示波器和上升时间快.输入电容小的探棒)
示波器的上升时间和带宽
• ASUS 常用示波器以及探头的上升时间
• 单端探棒
• 差分探棒
针对信号选择你的量测系统
• 具体到测试项目
• CLOCK测试:示波器选用TDS7404B (4G) 6154C(15G) 探头选P7330 P6248 (差分) P7240 P6245(单端) 以1600 CPU CLK的Rise Slew Rate Spec 0.6<Rise Slew rate<4(150mV Window)换算 26.7ps<Tr<180ps,1/3*180=60ps,实际TDS7404 Tr=72ps(20%-80%),基本满足测试需求.如更快的上升时间则相对需要更高带宽的示波器以及探头;
• Power Noise测试: 示波器选择7104,探棒选择P6245 TAP1500, Power Noise(5V max),我们只需要示波器以及 Probe的Dynamic Range满足要求就好了,以7104 1MOhm 最小值9Vrms(+-150V max)为计,P6245的Dynamic Range 为+-8V,TAP1500同样为+-8V,整体范围满足测试需要,为消除高频噪声的影响设置200MHz带宽.
一非正弦波信号的带宽，可以其上升时间来决定。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 x tr = 0.35 ，若此信号通过的为一非一阶的低通滤波器，则tr与BW的乘积会更高，比如0.4;
示波器带宽最少要看到信号的5次谐波分量
• 测试系统带宽和信号带宽的不同带来的测试误差
• SMBUS测试:示波器选择7104或者7404(>1G) 探棒选择 P6245或者TAP1500(1.5G) Smbus为10K-100K信号,选用1G带宽示波器已经远远超出他的要求,我们这样选择是鉴于实际情况,以及考虑 7104的Dynamic Range的范围(9Vrms)(I2C and Smbus一般VH 在3.3V)
• VGA测试: 示波器选择7104(4G),探棒选择P6245 TAP1500, VGA,1024x768 85Hz的Pixel clock为94.5MHz 94.5*5=472.5MHz,RGB的 Tr<=2.65ns,1/3*2.65=883ps,DPO7054 Tr=425ps,500M带宽以上示波器即可满足要求,限于我们的条件选择7104 示波器为当前最佳选择.
• IDE测试:示波器选择7104或者7404(>1G) 探棒选择 P6245或者TAP1500(1.5G) 我们实际测试IDE信号速率为33.3MHz,其5次谐波为33.3*5=166MHz,我们使用1G 带宽示波器完全满足要求.
• PCI测试:示波器选择7104,探棒选择P6245 TAP1500 由PCI Rise Slew RateSpec换算 325ps<Tr<1.3ns,1/3*1.3=433ps,DPO7054 Tr=415ps(10%90%),即500M带宽以上示波器满足要求,考虑到高频噪声以及现实情况,我们选用7104示波器.
波g(t)还原,此2f (采样率为信号带宽的两倍)称为Nyquist （奈奎斯特）采样率。
采样率的理论
• 实际线路须大于2f采样率(比如2.5f), 方能还原頻率为f 的正弦波
采样率的理论
• 混淆信号(Aliasing) 频率为f的正弦波, 小于2f 采样率
采样率的理论
• 混淆信号以矢量模式在示波器上显示波形。
• 1394测试: 示波器选择TDS7404B ,探棒选择P6248,目前我们主要测试的为1394a的Spec,其最高速率为 400Mbps,Tr<=1.2ns,1/3*1.2=400ps,DPO7104示波器 Tr=225ps,225ps<400ps,1G带宽以上示波器完全满足测试需求.1394b最高Support3.2Gbps的Data Rate,Tr<=100ps,1/3*100ps=33ps,12G示波器及以上;
傅立叶变换,能力集中在奇次谐波分量上
• 概念:数字信号由基波和各次谐波组成
• 上图表明常见的数字信号我们看到的该信号的频率只是其基频部分,当信号经过FFT变换后,我们还能看见其存在3,5,7…等高次谐波分量,因此我们不能通过基频来判断我们需要选择的系统.(对于3~ Nhomakorabea倍关系)
• 由于从信号能量的角度我们看到,信号的1,3,5次谐波分量涵盖了信号能量的绝大部分,因此我们量测系统必须能量测到至少信号的5次谐波分量.因此估计信号的实际频率就可以简单为BW=0.35/tr(基频信号的上升时间)