示波器探头的带宽对示波器有何影响呢

有客户在选择示波器探头时，遇到以下疑惑：一个200M带宽的示波器，配一个200M带宽的无源探头，能行吗？带宽会不会降低到140M？如何选择合适的示波器探头呢？

一、示波器带宽

对于经常跟示波器打交道的电子工程师来说，示波器的带宽无疑是他们最关心的指标之一。带宽直接影响信号的保真度和测量的准确度。我们通常所说的带宽是指-3dB带宽，如图1所示。在200M带宽的示波器上输入200M的正弦波，理论上其幅度会下降3dB。然而，你若对此时测量到的信号幅度除以0.707，想以此获得真实的信号的幅度，得到的结果却未必正确。因为实际上，示波器在设计时，为了保证带宽参数和减小信号失真，在带内的信号衰减幅度通常会小于3dB。所以，200M带宽是一个设计指标，保证对200M以内的正弦波幅度的衰减不超过3dB，以提供较好的测量置信度。

图-1 带宽定义为响应曲线中幅度下降3dB的频率

二、探头的带宽

示波器要进行测量必须使用探头，示波器探头的带宽对示波器有着怎样的影响？下面我们针对应用最为广泛的高阻无源探头进行分析。高阻无源探头有不同的衰减比例，如1×、10×、100×等，即使是同一个探头，在不同的衰减档位下，带宽也不一样，使用时应注意。如ZP1025S在1×档位下的带宽为10M，而在10×档位下的带宽为250M，如图2所示。那么ZP1025S切换到10×档位后接到ZDS2022带宽为200M的示波器上，系统的整体带宽是多少？答案是：仍然是200M。

图-2 示波器探头ZP1025S

我们来实测验证一下，把探头ZP1025S连接到ZDS2022示波器上，通过探头测量一个频率为200M，有效值为200mV的正弦波，测量结果如图3所示，频率为200M，有效值为161mV，衰减了约2dB。从而，探头与示波器组成的系统，带宽仍然达到了200M。值得注意的是，对200M的信号并非衰减越小越好，这会带来其他方面的问题。

图-3 对200M正弦波的实测验证

探头选用的原则是，探头的带宽应不低于示波器带宽，以保证连接到示波器上之后可以充分利用示波器的带宽。当探头的带宽低于示波器带宽时，系统的带宽会受限于探头带宽，并可能产生额外的波形畸变，这种畸变是由于探头与示波器不匹配造成的。使用示波器厂家推荐的探头，可以避免由于探头与示波器不匹配造成的额外波形畸变，并在探头带宽不低于示波器带宽时，保证示波器带宽扩展到探尖。

回到前面的问题：一个200M带宽的示波器，配一个200M带宽的无源探头，能行吗？带宽会不会降低到140M？通过上面的讲解，您应该很容易得到答案：这样的配置是可行的，带宽不会降低到140M，但为保证200M的可用带宽，及避免额外的波形畸变，应尽可能用示波器厂家推荐的探头。

以上就是普科科技PRBTEK给大家分享的示波器探头带宽对示波器的影响，如果大家在选型过程中有什么问题，欢迎访问普科科技PRBTEK网。

用户在选择示波器进行关键测量的时候主要是依据一些示波器的参数来选择示波器的。那么那些参数是示波器的重要指标参数呢？泰克示波器dai理商——安泰测试告诉你：

（1）带宽；

（2）通道数

（3）采样率；

（4）记录长度。

上门这4个参数，有的客户对于示波器的带宽要求比较高，那么带宽究竟是什么呢？

带宽这个指标能告诉我们什么呢？

带宽是一个测量指标，简单的定义是：示波器测得正弦波的幅度不低于真实正弦波信号3dB 的幅度时的Z高频率。一个理想的示波器带宽和幅度测量误差的曲线图，当被测正弦波的频率等于示波器的带宽(示波器的放大器的响应是一阶高斯型)时，幅度测量误差大约30%。如果想测量正弦波的幅度误差只有3%，被测正弦波的频率要比示波器的带宽要低很多(大约是示波器的带宽的0.3倍)。由于大多数信号是比正弦波复杂的多，使用示波器测量信号的通用法则是：示波器的带宽是被测信号的频率的5 倍。

带宽这个指标不能告诉我们什么呢？

Z典型的用户选择示波器显示和测量复杂的电和光信号，观测信号在示波器上幅度对时间的显示。模拟带宽，一个示波器重要的指标，它应该定义在频域，而不是在时域。根据采样理论，复杂的信号在频域包含丰富的频谱成分(包含多次正弦波的谐波成分)，利用频谱分析，可以看到被采样信号的频率成分，然而，如果要充分描述这些频率成分的特点，就必须知道组成复杂信号的每个成分的准确幅度和相位信息。在这种情况下，带宽除了能够告诉将怎样捕获这些细节，其它什么也不能告诉我们。从带宽的测量角度，我们只知道，输入一个频率和带宽相同的正弦波，示波器的幅度测量误差为30%。

带宽和上升时间的关系是什么

除了对通用的信号分析，大多数的工程师也有对时间测量感兴趣，如方波的上升时间和下降时间。因此，从指定的带宽可以评估示波器系统的上升时间，我们可以使用下面公式：

tr= 0.35/BW（或0.42/BW）；即：

BW = 0.35/tr（或0.42/tr）=5*Fclock（一般普通信号的tr=7%*T，其中：T=1/Fclock）。实际信号的带宽：信号谐波幅值将为0次波（基波）的70%（即下降3dB）时的谐波频率。

这里的0.35是示波器带宽和上升时间(一阶高斯模型时的10%-90 ％上升时间)之间的比例系数，示波器的放大器大多数使用的是一阶高斯型RC低通滤波器的响应模型。使用这个公式很容易计算出 tr 上升时间，但是，实际往往不是这样的。图3 的表格给出了不同信号标准所需要的测量系统带宽的建议，建议的系统带宽能够保证上升时间或其它测量得到合理的测试精度。注意，仪器系统很多因数都会影响在示波器测试上升时间结果的精度，这些因数包括信号源，探头，以及示波器。

假设信号和示波器的测试系统都是一阶响应特性，但是在实际上，特别是今天的高速串行信号，这个假设与实际相差甚远。对于Z大平坦包络延迟响应，示波器的带宽和上升时间的关系系数接近0.45.

那么上升时间和带宽比例系数的变化规律，20GHz 幅频响应模型也发生变化，从简单的一阶响应到32 阶响应。16阶和32 阶响应类似现在的高性能示波器的响应特性，这类高性能示波器的tr/BW 比例系数接近0.4 或0.45。对于这样的比例系数，示波器的幅频响应从低频到示波器带宽截止频率的平坦度非常好。另外，如果仪器使用非常好的滤波器，那么它的幅度和相位都会得到较好的补偿，以便以Z好的保真度捕获和分析复杂信号。什么是真正意义上Z好的示波器？两台示波器具有相同带宽性能可以有不同的上升时间，以及不同的幅频响应和相位响应！因此，只有知道示波器的带宽，将无法可靠地知道其测量能力或其能够准确捕捉复杂信号(像高速串行数据流)的能力。同时，示波器的真实的上升时间和从示波器带宽计算出的上升时间结果是否一致值得商榷。

要得到示波器真实上升时间和下降时间，唯yi可靠的途径就是利用一个上升时间比示波器快的多的理想阶跃信号去测量。

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