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时域测量的高斯响应低通滤波器(08-100)

—— 时域测量的高斯响应低通滤波器
作者:李仪时间:2009-02-27来源:电子产品世界

  幅度—特性是电子测量设备的最重要电学指标之一,幅—频特性的测量方法可分为和时域法。的激励源是标准信号发生器,输出从直流至高频的稳幅信号,根据被测设备的响应,定义在阻抗匹配情况下,高频幅度比低频平坦部分幅度降低至0.7倍(-3dB)时的为截止频率,亦即有效带宽。时域法的激励源是标准脉冲发生器,输出标准阶跃脉冲,根据被测设备对阶跃脉冲的响应时间,从时间/频率变换公式计算有效带宽。显然,最准确,但是对测量仪器要求较高,测量过程复杂,测量时间较长。时域法的标准阶跃脉冲源容易获得,测量过程简单,测量时间较短,但是测量准确度与阶跃脉冲的特性密切相关,准确度要比频域法稍低。对于带有显示屏的电子测量设备,例如电子示波器,采用时域法测量有效带宽,具有直观、简便的优点。对于批量生产的电子设备,采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/91862.htm

  时域测量法的阶跃脉冲发生器

  时域法测量电子设备的有效带宽,关键仪器是标准阶跃脉冲发生器。当前隧道二极管能够产生25ps上升时间和1V幅度的阶跃脉冲,雪崩晶体管能够产生1ns上升时间和大于10V的阶跃脉冲,高频晶体管亦能够输出100ps上升时间和1至10V的阶跃脉冲,但是这些阶跃脉冲都带有寄生振荡,引起上升边出现振铃、欠冲、过冲而偏离标准阶跃波形。

  根据时域—频域变换原理可知,一个高斯特性的电学系统对阶跃脉冲的时间频率关系可用下式表达:

  式中tr是阶跃脉冲幅度10%至90%的上升时间,ΔF是-dB的有效带宽。

  实际上,理想的高斯特性很难实现,对于接近高斯特性的电学特性来说,时间/频率关系可用以下近似表达:

  式(2)的时域和频域响应特性图1所示,图中取tr=1ns,从图1a的近似高斯阶跃脉冲的1ns上升时间,可获得图1b的350MHz的有效带宽。式(2)最初在60年代由著名电子示波器供应商泰克(TEK)公司提出,以后得到业界的公认,成为事实上的工业标准,对基于模拟实时示波器的有效带宽测量提供简单、准确的时间/频率换算关系。对于近似高斯响应特性的级联系统,它的输出上升时间tr(out)等于各级上升时间平方之和的二次开方值,简称“根方和”值,如下式所示:



 图1 高斯响应系统的时间/频率对应特性

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关键词: 频率 滤波器 频域法

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