前天,有个客户咨询,问了这样一个问题: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?那么今天,就从这个问题出发,跟大家来聊一聊如何选择合适的示波器探头呢?示波器探头的带宽对示波器有何影响呢?
一、示波器带宽
对常常跟数字示波器接触的电器工程师而言,数字示波器的网络带宽可谓是她们最关注的指标之一。带宽直接关系信号的功率高保真和检测的精确度。大家通常说的带宽就是指-3dB带宽,如下图1所显示。在200M带宽的数字示波器上键入200M的正弦波形,本质上其力度就会下降3dB。但是,倘若对这时精确测量过的信号幅度除于0.707,想借此得到真实数据信号幅度,得出的结论却不一定恰当。由于事实上,数字示波器在设计时,为了确保带宽参数和减少信号失真,在带内的信号衰减力度一般会低于3dB。因此,200M带宽是一个设计指标,确保对200M之内的正弦波形力度的损耗不得超过3dB,以获取比较好的精确测量置信水平。
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。
审核编辑黄宇
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