什么是示波器的系統帶寬，如何找到示波器和探頭的帶寬？

以前只要稍微有點(diǎn)常識就能回答這個(gè)問(wèn)題，但現在我總是時(shí)不時(shí)聽(tīng)到這類(lèi)問(wèn)題。那么，它可能就不應再簡(jiǎn)單地歸于常識范疇了，尤其是大多數示波器的技術(shù)資料中，不會(huì )對示波器結合特定探頭使用時(shí)的“系統帶寬”或有效帶寬加以說(shuō)明。

示波器和探頭均有帶寬技術(shù)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(shù)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(shí)使用示波器和探頭時(shí)，您的示波器+探頭帶寬，即“系統帶寬”，可能不是 100 MHz。那么，在這種情況下系統帶寬是多少？

在了解系統帶寬之前，您需要知道示波器前端濾波器的響應。技術(shù)資料中可能有這個(gè)信息，也可能沒(méi)有，如果沒(méi)有，請致電示波器支持熱線(xiàn)。如果您不想聯(lián)系支持熱線(xiàn)，我給您介紹一個(gè)小技巧，通過(guò)本文結尾處技術(shù)資料中計算出的上升時(shí)間技術(shù)指標推導出濾波器響應。但是，經(jīng)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(lái)一直在模擬和數字存儲示波器中使用的傳統前端濾波器類(lèi)型，示波器和探頭的系統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(lái)套用這個(gè)公式。由于示波器和探頭的帶寬均為 100 MHz，您的系統帶寬將為 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(huì )看到 90 MHz 正弦波的完整幅度！

在現實(shí)中，絕大多數示波器制造商在示波器和探頭的帶寬技術(shù)指標上添加了一些裕量。因此，如果您看到技術(shù)指標上寫(xiě)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(jiàn)，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。系統帶寬計算公式為：

系統帶寬=最小值{示波器帶寬，探頭帶寬}

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

我不知道為什么大多數示波器的技術(shù)資料中不再有這個(gè)簡(jiǎn)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(wú)需按照其上限操作。也許這個(gè)內容在學(xué)校已經(jīng)教過(guò)。然而，這是一個(gè)非常有用的技巧，特別是當您看到意想不到的測量結果時(shí)。

順便說(shuō)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(gè)快速簡(jiǎn)單的方法。首先，找到示波器計算的上升時(shí)間信息。下面以 Keysight InfiniiVision 4000X示波器為例。

表格中文字中英對照

現在，用“0.35”除以計算的上升時(shí)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(shí)用于計算上升時(shí)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(gè)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(shuō) 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(gè)小技巧能更好地幫助您了解示波器。下一篇博文再見(jiàn)！