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“示波器的带宽当然是越高越好”。这句话从某种意义上是正确的：带宽越高，意味能够准确测量被测信号的带宽越高，价值越大，也越值钱。但是，从使用角度来说，带宽越高未必越好。因为噪声在各个频率之间均匀分布。这意味着探头带宽越高，引入的频率越多，进入信号的噪声也越多。

人们最熟悉的技术指标就是带宽。探头的带宽范围从直流一直到大约 30 GHz。对带宽的一个常见误解是以为带宽越大，可以看到的数据就越多。但事实并非总是如此。随着带宽的增加，许多关键技术指标都会发生变化，这也是需要考虑的重要因素。

不断提高的带宽如何影响其他关键技术指标

噪声在各个频率之间均匀分布。这意味着探头带宽越高，引入的频率越多，进入信号的 噪声也越多。为了防止发生这种情况，应该根据下文介绍的计算方法，只使用需要的带宽。而且，还需要借助更专业化的探头来测量更高频率。

当然，这需要加大开发力度，才能为敏感元件创造出如此专业化但成本较高的产品。使用带宽超过需求的探头可能会带来额外的成本、工作量和噪声，这些要素可能会大大地影响您的测量结果。 各类探头都有优点和缺点，对于所进行的特定测试，需要选择更合适的探头。充分理解关键技术指标，理解其对您的意义，将使探头选型变得更加容易。

如何选择合适的探头带宽？

如果使用的探头带宽不正确，那么您可能会遗失信号细节，或者为系统引入不必要的噪声。为了加深理解，我们先来讨论带宽的意义。探头带宽本质上就是 3 dB 点。3 dB 点是指探头输出相对于标称响应减少3 dB 时的频率。

3 dB 点的显示结果

假设用1:1 探头测量 1 Vpp的低频正弦波。由于您使用的是1:1 探头，因此进入示波器的探头输出将等于设备输入探头的实际信号。但是，如果继续增加此1 Vpp 信号的频率，那么最终您将到达一个点，在该点上探头输出远远小于输入探头的实际信号。当您看到示波器屏幕上的输出相对于 1 Vpp 输入降为 0.7 Vpp 时，那么就表示您到达了3 dB 点，因为相对于其标称响应，输出减少了3 dB。

随着频率增加出现 3 dB 点的示例

现在已经了解了3 dB 点理论，可以利用它来改善测试。选择适合探头的第一步是了解信号的带宽。要确定信号带宽（BW），可以使用以下简单公式：如果我们测量的是10％和 90％的阈值，则信号带宽等于上升时间除以0.35。如果测量的是20％和80％的阈值，则信号带宽等于上升时间除以0.22。

计算完信号带宽后，可根据以下两个经验选择探头带宽：

– 探头带宽应该比模拟应用中最快的正弦波频率高 3 倍

– 探头带宽应该比数字应用的最高数字时钟速率快 5 倍

根据这些快速计算方法，您可以大致确定何种探头带宽适合您的应用。随着上升时间加快，信号带宽随之增加，这意味着您需要带宽更高的探头。但请记住，带宽过高也会带来麻烦。

另一种考虑带宽的方法是以谐波为基础。一般而言，探头带宽越高，捕捉到的谐波越多，二者都会使信号精度稍有提高。如下面图所示，原始信号为黄色迹线，一阶谐波为绿色迹线。您可以看到，它们具有相同的周期和占空比，但一阶谐波的上升沿明显较 慢，并且拐角非常圆滑。蓝色迹线显示一阶和三阶谐波，其上升沿较快，角点变得更清晰。但在图像的底部，我们可以看到一阶、三阶和五阶谐波。其边沿平缓，拐角锐利，信号顶部和底部有很多细节。带宽越高，波形将显露出越多的细节。

更高的带宽意味着更多谐波及更丰富的信号细节

了解了上面的规律，我们用100 MHz探头测量100 MHz时钟。完成这个测量后，最终将会在屏幕上看到如下图所示的正弦波。因此，无法得到准确的上升时间或任何真正的信号细节。这意味着所做的任何测量都不准确，毫无意义。

使用 100 MHz 探头测量 100 MHz 时钟信号

但是，如果使用500 MHz探头测量相同100 MHz信号，就会有足够的带宽来捕获更多的谐波，从而得到更精确的信号表示。

使用 500 MHz 探头测量 100 MHz 时钟信号

以上内容由普科科技prbtek为您分享，由此可见，示波器探头带宽并非越高越好，要处理的信号选择合适的探头带宽是很重要的。但带宽过高也不好，过犹不及。在确定多大带宽适合应用并选择正确的探头时，这些理论和快速计算方法可以帮助大家不犯错误。

如果您在使用过程有什么问题，咨询普科科技官网：www.prbtek.com

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。

经常有实验室纯水机的用户，咨询纯化柱的使用寿命，更换周期等问题，要想真正理解为什么纯化柱需要定期更换，有几个概念一定要清楚：

1.    什么是纯化柱的交换容量？

l  交换容量是指离子交换树脂能提供交换离子的总量，又称为总交换容量，它反映离子交换树脂与溶液中离子进行交换的能力，这个值只和离子交换树脂本身的性质有关。在实际上，交换容量不仅与所用的离子交换剂有关，还与实验条件（如流速，流路等）有很大的关系，称之为有效交换容量（或动态交换容量），比理论计算所得的总交换容量低。这两者的单位都是mol/g。

2.    有效交换容量如何测定？

l  测定方法：装有一定数量离子交换树脂的纯化柱，进口水管与蠕动泵连接，出口水管连接电导率检测仪。测定时，通过蠕动泵，将预先配置好的一定浓度的NaCl溶液输入到纯化柱，然后检测纯化柱出口溶液的电导率，当其数值高于设定值时，记录消耗的NaCl溶液的体积，计算后得到离子交换树脂的有效交换容量。

3.    什么是纯化柱的柱容量？

l  纯化柱中所装填的离子交换树脂的总交换容量，就称为柱容量。柱容量同样分为总交换柱容量和有效柱容量，通常用可交换NaCl的克数来进行评估。 每个实验室纯水机厂家纯化柱设计不同，装填量不同，柱容量会有差别。

常规而言，纯化柱的柱容量在36 g NaCl的水平是正常的。

4.    过水量是什么意思？如何计算？

l  纯化柱的过水量指的是它能够生产超纯水的量。过水量可以用下面的公式来计算：

式中：V——过水量，L

E：超纯化柱的有效交换容量，g

n：超纯化柱的数量

a：进水的离子含量，g/L

b：进水的CO2量，g/L

如果一支超纯化柱（n=1），其有效交换容量为39 g NaCl（E=39），进水为EDI纯水，电导率为0.1 μS/cm（计算a=0.05*10-3），EDI纯水CO2为0（b=0）。计算得出理论上该超纯化柱过水量为780000 L。

可见纯化柱的过水量与其中离子交换树脂的装填量和进水水质有关，进水水质越差，对离子交换树脂的消耗越快，纯化柱的更换周期也就越快。如果仅凭介绍装填量高，推论出纯化柱寿命长的说法，其实是有失偏颇的。

5.    柱容量或者过水量是否越高越好？

有些厂家会将高过水量作为产品的卖点，有的纯化柱甚至会超过60 g NaCl的水平，这样确实是优势吗？

l  并非如此！柱容量高其实是容易做到的，但过高柱容量的做法其实并不可取。

a)      纯水机工作时，随原水进入的微生物会渐渐富集在纯化柱上，这个吸附过程是一个吸附-解离的平衡过程，而且这些细菌在代谢中还会释放大量的TOC、热原等杂质，对水质产生很大影响。

b)     纯化柱使用超过一年，即使离子交换能力尚有，但微生物滋生的几率大大提高，水质污染的风险增大，这时就需要马上更换纯化柱。

l  通常纯水机中，为了达到水质和成本较好地平衡，超纯化柱更换有两个报警限：①使用时间1年，②过水量；哪个条件先突破，都表示纯化柱需要尽快更换；

l  柱容量过高，水质不达标更换纯化柱时，会有相当数量未使用完的离子交换树脂不得不被扔弃，对使用成本是一种浪费。

所以，不是柱子交换能力/过水量越高越好，而是理性平衡柱容量/使用成本之间的关系更为重要。这就是为什么实验室纯水机市场中，一些品牌不会将这个参数作为自己产品推广噱头的原因。

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关于乐枫生物

      乐枫生物(Rephile Bioscience，Ltd.) 是一家从事水纯化和实验室分离纯化产品研发、设计和制造的企业，为高科技生物技术和生命科学领域的用户服务。乐枫公司在ZG、美国、法国、印度、南非等近20个国家建立了销售机构，同时也为国际大型公司提供OEM和ODM，产品销往包括欧美的近100个国家，多所美国常春藤大学、哈佛医学院丹娜法伯癌症研究院和约翰霍普金斯大学医学院都是设备的用户。2020年，乐枫产品获选进入华大基因火眼实验室，为疫情防控提供支持。成立十余年，乐枫持续投入研发，创立出了自己的产品品牌RephiLe（瑞枫），推出了多个新概念产品 - 无线连接的Genie系列纯水系统和智能型大流量纯水工作站Super-Genie等。目前乐枫提供包括低镁型，低硼型，ICP-MS型等适用于各种应用的全范围超纯化柱系列，也提供多款密理博纯水系统的兼容耗材，让国产的品牌为用户提供可与进口产品媲美的服务。

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