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2021年10月20日 | 选择合适的带宽的重要性
2021-10-20 来源：eefocus
带宽是电流探头重要的指标，所有探头都有带宽，如果使用的探头带宽不正确，那么您可能会遗失信号细节，或者为系统引入不必要的噪声。为了加深理解，我们先来讨论带宽的意义。探头带宽本质上就是 3 dB 点。3 dB 点是指探头输出相对于标称响应减少 3 dB 时的频率。
3.3 dB 点的显示结果
假设用 1:1 探头测量 1 Vpp 的低频正弦波。由于您使用的是 1:1 探头，因此进入示波器的探头输出将等于设备输入探头的实际信号。但是，如果继续增加此 1 Vpp 信号的频率，那么最终您将到达一个点，在该点上探头输出远远小于输入探头的实际信号。当您 看到示波器屏幕上的输出相对于 1 Vpp 输入降为 0.7 Vpp 时，那么就表示您到达了 3 dB 点，因为相对于其标称响应，输出减少了 3 dB。
随着频率增加出现 3 dB 点的示例
现在您已经了解了 3 dB 点理论，您可以利用它来改善测试。选择适合探头的第一步是了解信号的带宽。要确定信号带宽（BW），可以使用以下简单公式：如果我们测量的是 10％ 和 90％ 的阈值，则信号带宽等于上升时间除以 0.35。如果测量的是 20％ 和 80％ 的阈值，则信号带宽等于上升时间除以 0.22。
计算完信号带宽后，可根据以下两个经验选择探头带宽：
– 探头带宽应该比模拟应用中最快的正弦波频率高 3 倍
– 探头带宽应该比数字应用的最高数字时钟速率快 5 倍
根据这些快速计算方法，您可以大致确定何种探头带宽适合您的应用。随着上升时间加快，信号带宽随之增加，这意味着您需要带宽更高的探头。但请记住，带宽过高也会带来麻烦。
另一种考虑带宽的方法是以谐波为基础。一般而言，探头带宽越高，捕捉到的谐波越多，二者都会使信号精度稍有提高。如下图所示，原始信号为黄色迹线，一阶谐波为绿色迹线。您可以看到，它们具有相同的周期和占空比，但一阶谐波的上升沿明显较慢，并且拐角非常圆滑。蓝色迹线显示一阶和三阶谐波，其上升沿较快，角点变得更清晰。但在图像的底部，我们可以看到一阶、三阶和五阶谐波。其边沿平缓，拐角锐利，信号顶部和底部有很多细节。带宽越高，波形将显露出越多的细节。
更高的带宽意味着更多谐波及更丰富的信号细节
了解了上面的规律，我们来看一个用 100 MHz 探头测量 100 MHz 时钟的例子。完成这个测量后，您最终将会在屏幕上看到如图 6 所示的正弦波。因此，您无法得到准确的上升时间或任何真正的信号细节。这意味着您所做的任何测量都是不准确的，毫无意义。
使用 100 MHz 探头测量 100 MHz 时钟信号
但是，如果使用 500 MHz 探头测量相同的 100 MHz 信号，您就会有足够的带宽来捕获更多的谐波，从而得到更精确的信号表示。
使用 500 MHz 探头测量 100 MHz 时钟信号
由此可见，为您要处理的信号选择合适的探头带宽是多么重要。但带宽过高也不好，过犹不及。在确定多大带宽适合您的应用并选择正确的探头时，这些理论和快速计算方法可以帮助您不犯错误。
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