示波器探头带宽的使用及测量结果的误差分析

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示波器探头带宽的使用及测量结果的误差分析

作者：张昕

来源：《科技信息·上旬刊》2017年第02期

摘要：示波器探头在电路信号测试中起着至关重要的作用，为提高被测信号测量的精度，满足测量要求，本文介绍了示波器的结构与组成，主要指出我们在用示波器进行测量中不能忽略探头带宽对测量结果的影响，要对探头带宽进行有效选择。

关键词：示波器；被测信号；探头；带宽

示波器是广泛应用于工业测试技术和电子测量技术等领域中用途十分广泛的通用测试仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。而在测试过程中，要想保证测量精度，准确快速地对系统信号进行分析，测量时有很多因素必须考虑。如仪器速度能否跟上被测信号的变化，带宽是否足够，测量方法会不会引入干扰，甚至还有所使用的探头是否合适等等。下面，文章就示波器探头带宽的使用及其测量结果展开研究分析。

1示波器的结构与组成

示波器的组成结构如图1所示。

2带宽

示波器的结构决定了示波器带宽的重要性。放大器是被测信号进入示波器的大门，所以前端放大器件的带宽决定了示波器的带宽。示波器通道模拟带宽的定义为，测量等幅扫频信号时幅频特性下降到-3dB时（70.7%）对应的频率范围，如图2所示。

3探头带宽与示波器及被测信号之间的关联

探头也是仪器，与示波器一样也具有有限的模拟带宽，并与示波器共同组成一个测量系统。这个测量系统的总体带宽由示波器主机带宽和探头带宽共同决定。这一系统带宽将影响被测信号如正弦波、脉冲和方波幅度以及上升时间的测量准确度。

式中：——实际测量到的信号上升时间，等于示波器上升时间、探头上升时间以及被测信号上升时间三者的均方根

系统的上升时间与带宽的乘积为一常数，对系统函数为1阶的模型而言，该常数经验值为0.35，对于更高阶的模型该常数介于0.35～0.5之间。可以推导出这四个带宽之间的关系。如