如何判断高带宽测量探头的质量

示波器探头有两个重要的性能问题需要考虑，即探头对被测信号的影响和干扰有多大，以及探头能多好地反映实际信号。为了得到最佳性能，通常需要保持尽可能短的探头连接，但有时做不到这一点，因此需要了解各种探头及其附件配置的性能，懂得各项指标间的均衡。

想了解探头如何干扰被检测的信号，需要测量探头输入阻抗的影响；而想了解探头能多好地反映出被测真实信号，则需要测量探头的响应或V_OUT?V_IN。

 图1表示进行这两种测量的测试装置，既可使用三端口网络分析仪在频域进行测量，也可使用高速阶跃脉冲源和双通道示波器在时域进行这些测量。无论使用哪种仪器，都是由信号源通过50Ω传输线驱动网络分析仪或示波器的一个输入，探头输出V_OUT接到第二个输入，探头输入接到一个50Ω直通夹具，然后采用某种探头附件测量V_IN，它即代表了探头输入。使用带探头的示波器可以进行定性分析，但要精确评估探头性能，还应使用高带宽取样示波器。

 把探头接至50Ω直通夹具，通过观察探头上的V_IN如何变化，能够确定探头输入阻抗对信号的影响。对于这项测量，可能更感兴趣的是时域影响。

 图2a表示较差的探头输入阻抗对1.2GHz时钟信号的影响。V_SRC是没有通过探头的信号，V_IN是使用探头连接的信号，显然此时探头对信号有严重的干扰，这样的探头配置可认为是不能接受的。作为比较，图2b显示了用较好的探头进行同样测量的结果，此时探头对信号的干扰要小得多，因而能适应测量的需求。

 可以通过计算V_OUT与V_IN之比评估探头响应，为精确表示输入信号，在规定带宽内探头应有平坦的响应，这时测量应使用频域方法。HSPACE=12 ALT="图2：探头输入阻抗对1.2GHz时钟信号的影响。A)质量较差探头的负载影响。B)质量较高探头的负载影响。

图3a显示了较差的探头响应，在观察具有快跳变沿的信号时，1.8GHz处的+3dB峰值将导致相当大的过冲和振铃。有的厂家通过专门设计使探头频响具有尖峰响应，以补偿探头输入阻抗造成的信号损耗，这种做法有可能使你误认为信号看来不错，但实际上探头已大大衰减了被测信号，从而掩盖了探头尖峰响应造成的误差。作为比较，图3b显示了较好探头的响应，到2GHz时探头响应一直是平坦的，然后在预期的3.5GHz带宽点产生-3dB衰减。

 本文总结

 为了用示波器精确测量高带宽信号，所使用的探头一定不能对被测信号有明显的影响和干扰，严重的干扰可能会导致原本正常的电路工作不正常，或使原本质量不错的信号在示波器上看来很差。探头必须不仅要能精确复现被测信号，同时还要把对被测信号的影响降到最低。用本文提供的测量装置可精确评估探头配置，从而使你更有信心地进行高带宽信号测量。