示波器探头带宽越高越好吗？挑选合适探头带宽的重要性

　　对工程师来说最熟悉的技术指标是带宽。探头的带宽范围大约到30 GHz。对带宽的一个常见误解是，带宽越大，能看到的数据就越多。但情况并非总是如此。随着带宽的增加，很多关键技术指标都会发生变化，也是需要考虑的重要因素。

　　示波器的带宽越高越好，这句话在某种意义上是正确的:带宽越高，能准确测量被测信号的带宽越高，价值越大，越有价值。不过从使用角度来说，带宽越高不一定使用效果越好。因为噪声均匀分布在各个频率上。这意味着探头带宽越高，引入的频率越多，输入信号中的噪声也越多。

　　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。

　　现在您已经了解了 3 dB 点理论，您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，我们来看一个用 100 MHz 探头测量 100 MHz 时钟的例子。完成这 个测量后，您最终将会在屏幕上看到如下图所示的正弦波。因此，您无法得到准确的上 升时间或任何真正的信号细节。这意味着您所做的任何测量都是不准确的，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 探头测量相同的 100 MHz 信号，您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

　　由此可见，为您要处理的信号选择合适的探头带宽是多么重要。但对于泰克示波器来说，带宽过高也不好，过犹不及。在确定多大带宽适合您的应用并选择正确的探头时，这些理论和快速计算方法 可以帮助您不犯错误。西安安泰测试可以为您提供专业的方案，欢迎与我们取得联系4000-029-016。