什么是示波器的系統(tǒng)帶寬，如何找到示波器和探頭的帶寬？

以前只要稍微有點常識就能回答這個問題，但現(xiàn)在我總是時不時聽到這類問題。那么，它可能就不應再簡單地歸于常識范疇了，尤其是大多數示波器的技術資料中，不會對示波器結合特定探頭使用時的“系統(tǒng)帶寬”或有效帶寬加以說明。

示波器和探頭均有帶寬技術指標，即輸入信號幅度衰減 3 dB 的頻率值。因此，如果您的技術資料中注明示波器帶寬為“100 MHz”，那么您就能確保以其帶寬頻率測量至少約 70% 的信號幅度。探頭同樣如此。然而，棘手之處是，當您同時使用示波器和探頭時，您的示波器+探頭帶寬，即“系統(tǒng)帶寬”，可能不是 100 MHz。那么，在這種情況下系統(tǒng)帶寬是多少？

在了解系統(tǒng)帶寬之前，您需要知道示波器前端濾波器的響應。技術資料中可能有這個信息，也可能沒有，如果沒有，請致電示波器支持熱線。如果您不想聯(lián)系支持熱線，我給您介紹一個小技巧，通過本文結尾處技術資料中計算出的上升時間技術指標推導出濾波器響應。但是，經驗告訴我們，如果您的示波器帶寬低于 1 GHz，那么可以認為濾波器是“高斯型”的。如果示波器的帶寬為 1 GHz 或更高，那么其濾波器可能為“最大平坦響應型（接近磚墻響應）”。

如果是高斯濾波器，作為幾十年來一直在模擬和數字存儲示波器中使用的傳統(tǒng)前端濾波器類型，示波器和探頭的系統(tǒng)帶寬可采用下面的公式計算。

圖中文字中英對照

我們用上面的例子來套用這個公式。由于示波器和探頭的帶寬均為 100 MHz，您的系統(tǒng)帶寬將為 70.7 MHz。換言之，您的信號幅度在 70.7 MHz 衰減了 3 dB。很顯然，您不會看到 90 MHz 正弦波的完整幅度！

在現(xiàn)實中，絕大多數示波器制造商在示波器和探頭的帶寬技術指標上添加了一些裕量。因此，如果您看到技術指標上寫的是“100 MHz”，那么極有可能它的帶寬稍大一些，比如 110 或 120 MHz。

現(xiàn)在，假設您使用的是具有“最 大平坦響應”型濾波器響應的示波器和探頭。在 100 MHz 示波器上，矩形濾波器極為罕見，此例中我們僅為假設。在這種情況下，不能使用“平方和均方根”公式。系統(tǒng)帶寬計算公式為：

系統(tǒng)帶寬=最小值{示波器帶寬，探頭帶寬}

如果我將原來的例子套用這個這個公式，您的系統(tǒng)帶寬現(xiàn)在是 100 MHz，那么，您應該能夠看到 90 MHz 正弦波的幾乎整個幅度。

我不知道為什么大多數示波器的技術資料中不再有這個簡單的公式。也許如今的大多數示波器都具有足夠的帶寬，工程師無需按照其上限操作。也許這個內容在學校已經教過。然而，這是一個非常有用的技巧，特別是當您看到意想不到的測量結果時。

順便說一句，判斷您的示波器使用的是“高斯型”還是“最大平坦響應型”濾波器有一個快速簡單的方法。首先，找到示波器計算的上升時間信息。下面以 Keysight InfiniiVision 4000X示波器為例。

表格中文字中英對照

現(xiàn)在，用“0.35”除以計算的上升時間值。以 200 MHz示波器（4022A）為例，得出的結果是

0.35 / 1.75 ns = 200 MHz

那么，您證實用于計算上升時間的系數是“0.35”。0.35 是“高斯型”響應濾波器的系數值，因此您知道這臺 200 MHz 示波器具有一個高斯濾波器前端。另外，如果在 1 GHz示波器（4104A）上套用同一公式，

0.35 / 450 ps = 778 MHz

得出的值為 778 MHz 而非 1 GHz。那么，您現(xiàn)在知道這臺示波器使用的系數不是 “0.35”，而是 “0.45”（0.45 / 450 ps = 1 GHz）。如果系數大于 0.35，比如說 0.4、0.45 或甚至是 0.5，那么示波器的前端的濾波器響應近似于矩形濾波器。

希望這個小技巧能更好地幫助您了解示波器。下一篇博文再見！