示波器探頭帶寬越高越好嗎？挑選合適探頭帶寬的重要性

　　對工程師來說最熟悉的技術指標是帶寬。探頭的帶寬范圍大約到30 GHz。對帶寬的一個常見誤解是，帶寬越大，能看到的數據就越多。但情況并非總是如此。隨著帶寬的增加，很多關鍵技術指標都會發生變化，也是需要考慮的重要因素。

　　示波器的帶寬越高越好，這句話在某種意義上是正確的:帶寬越高，能準確測量被測信號的帶寬越高，價值越大，越有價值。不過從使用角度來說，帶寬越高不一定使用效果越好。因為噪聲均勻分布在各個頻率上。這意味著探頭帶寬越高，引入的頻率越多，輸入信號中的噪聲也越多。

　　不斷提高的帶寬如何影響其他關鍵技術指標

　　噪聲在各個頻率之間均勻分布。這意味著探頭帶寬越高，引入的頻率越多，進入信號的 噪聲也越多。為了防止發生這種情況，應該根據下文介紹的計算方法，只使用需要的帶寬。而且，還需要借助更專業化的探頭來測量更高頻率。

　　當然，這需要加大開發力度，才能為敏感元件創造出如此專業化但成本較高的產品。使用帶寬超過需求的探頭可能會帶來額外的成本、工作量和噪聲，這些要素可能會大大地影響您的測量結果。 各類探頭都有優點和缺點，對于所進行的特定測試，需要選擇更合適的探頭。充分理解關鍵技術指標，理解其對您的意義，將使探頭選型變得更加容易。

　　如何選擇合適的探頭帶寬?

　　如果使用的探頭帶寬不正確，那么您可能會遺失信號細節，或者為系統引入不必要的噪聲。為了加深理解，我們先來討論帶寬的意義。探頭帶寬本質上就是 3 dB 點。3 dB 點是指探頭輸出相對于標稱響應減少3 dB 時的頻率。

　　3 dB 點的顯示結果

　　假設用 1:1 探頭測量 1 Vpp 的低頻正弦波。由于您使用的是 1:1 探頭，因此進入示波器 的探頭輸出將等于設備輸入探頭的實際信號。但是，如果繼續增加此 1 Vpp 信號的頻 率，那么最終您將到達一個點，在該點上探頭輸出遠遠小于輸入探頭的實際信號。當您 看到示波器屏幕上的輸出相對于 1 Vpp 輸入降為 0.7 Vpp 時，那么就表示您到達了 3 dB 點，因為相對于其標稱響應，輸出減少了 3 dB。

　　現在您已經了解了 3 dB 點理論，您可以利用它來改善測試。

　　選擇適合探頭的第一步是了解信號的帶寬。要確定信號帶寬(BW)，可以使用以下簡單公式：如果我們測量的 是 10% 和 90% 的閾值，則信號帶寬等于上升時間除以 0.35。如果測量的是 20% 和 80% 的閾值，則信號帶寬等于上升時間除以 0.22。

　　計算完信號帶寬后，可根據以下兩個經驗選擇探頭帶寬：

　　– 探頭帶寬應該比模擬應用中最快的正弦波頻率高 3 倍

　　– 探頭帶寬應該比數字應用的最高數字時鐘速率快 5 倍

　　根據這些快速計算方法，您可以大致確定何種探頭帶寬適合您的應用。隨著上升時間加 快，信號帶寬隨之增加，這意味著您需要帶寬更高的探頭。但請記住，帶寬過高也會帶 來麻煩。

　　另一種考慮帶寬的方法是以諧波為基礎。一般而言，探頭帶寬越高，捕捉到的諧波越 多，二者都會使信號精度稍有提高。如下面圖所示，原始信號為黃色跡線，一階諧波 為綠色跡線。您可以看到，它們具有相同的周期和占空比，但一階諧波的上升沿明顯較 慢，并且拐角非常圓滑。藍色跡線顯示一階和三階諧波，其上升沿較快，角點變得更清 晰。但在圖像的底部，我們可以看到一階、三階和五階諧波。其邊沿平緩，拐角銳利， 信號頂部和底部有很多細節。帶寬越高，波形將顯露出越多的細節。

　　更高的帶寬意味著更多諧波及更豐富的信號細節

　　了解了上面的規律，我們來看一個用 100 MHz 探頭測量 100 MHz 時鐘的例子。完成這 個測量后，您最終將會在屏幕上看到如下圖所示的正弦波。因此，您無法得到準確的上 升時間或任何真正的信號細節。這意味著您所做的任何測量都是不準確的，毫無意義。

　　使用 100 MHz 探頭測量 100 MHz 時鐘信號

　　但是，如果使用 500 MHz 探頭測量相同的 100 MHz 信號，您就會有足夠的帶寬來捕獲 更多的諧波，從而得到更精確的信號表示。

　　使用 500 MHz 探頭測量 100 MHz 時鐘信號

　　由此可見，為您要處理的信號選擇合適的探頭帶寬是多么重要。但對于泰克示波器來說，帶寬過高也不好，過猶不及。在確定多大帶寬適合您的應用并選擇正確的探頭時，這些理論和快速計算方法 可以幫助您不犯錯誤。西安安泰測試可以為您提供專業的方案，歡迎與我們取得聯系4000-029-016。