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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，准确快速地對系统信号进行分析，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。如果示波器和探头各自的带宽均为100MHz，则上升时间均为tr=3.5ns。则整个测量系统上升时间就由下式给出：
由4.95ns的测量系统上升时间可以知道系统带宽为3.5/4.95ns=70.7MHz。
从以上分析不难看出：如果使用一台100MHz的示波器和一个100MHz的探头组成一个测量系统，那么它们所组成的系统带宽接近70MHz，实际是小于100MHz的。其内在的因素是因为探头的电容和示波器的输入电容相加，使得整个测量系统的输入电容变得更大，这样大大降低了整个系统带宽，同时也加大了示波器屏幕上所显示信号的上升时间tr。
4结语
综上所述，在进行测试测量时，示波器探头是保证测量精度的重要因素，与示波器和被测信号都匹配良好的探头，才是测量选用的最佳探头，才可以最大限度保证被测信号的完整性以及满足测量精度的要求。一般情况下，为保证最大的测量精度，示波器的带宽应该比被测信号波形的频率大5倍，这就是通常所说的示波器带宽选择的5倍法则。
参考文献：
[1]陈晓华.示波器探头的使用及测量结果的误差分析[J].半导体技术， 2010， 35（7）：634-636.
[2]刘洋.示波器探头应用及测量结果误差分析[J].电子技术与软件工程， 2015（8）：136-137.
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，准确快速地對系统信号进行分析，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。如果示波器和探头各自的带宽均为100MHz，则上升时间均为tr=3.5ns。则整个测量系统上升时间就由下式给出：
由4.95ns的测量系统上升时间可以知道系统带宽为3.5/4.95ns=70.7MHz。
从以上分析不难看出：如果使用一台100MHz的示波器和一个100MHz的探头组成一个测量系统，那么它们所组成的系统带宽接近70MHz，实际是小于100MHz的。其内在的因素是因为探头的电容和示波器的输入电容相加，使得整个测量系统的输入电容变得更大，这样大大降低了整个系统带宽，同时也加大了示波器屏幕上所显示信号的上升时间tr。
4结语
综上所述，在进行测试测量时，示波器探头是保证测量精度的重要因素，与示波器和被测信号都匹配良好的探头，才是测量选用的最佳探头，才可以最大限度保证被测信号的完整性以及满足测量精度的要求。一般情况下，为保证最大的测量精度，示波器的带宽应该比被测信号波形的频率大5倍，这就是通常所说的示波器带宽选择的5倍法则。
参考文献：
[1]陈晓华.示波器探头的使用及测量结果的误差分析[J].半导体技术， 2010， 35（7）：634-636.
[2]刘洋.示波器探头应用及测量结果误差分析[J].电子技术与软件工程， 2015（8）：136-137.