高频示波器探棒频宽需要校正吗

个系统的总频宽公式（Risetime），如(公式二)所示。

《公式二》


如果Tr（Source）该项可以忽略，则Tr（Measure）＝Tr（Scope）。

利用Fast pulse做示波器频宽测试

示波器第二种频宽的检查步骤如下，接线图如(图一)。

(设定示波器为50Ω系统输入，如果示波器不为50Ω系统，加入一个50Ω之匹配器使示波器为50Ω系统。现在的高频数位示波器都会有50Ω，1MΩ2种输入端，可以不需要外加一个50Ω之匹配器，只要直接切换到50Ω之设定即可。

(再加入一个1MHz、Ristime＝150pS（Wavetek 9500＋9530输出）（如果有更快的Pluse更好），500mVp-p之Step pulse波（步级波，其实就是有＋上升缘的突波或方波）。

(调整数位示波器使得到最适合的信号大小，然后按下数位示波器的Risetime量测功能，示波器显示为Risetime＝Tr（Measure）pS，根据上面公式就得到该示波器之频宽。

《图一　示波器频宽检查接线图》


由(公式二)的换算可知，如果Tsource很小，则Tr（Measure）＝Tscope。但如果Tsource也很大，而就会影响到Tscope的量测值。所以除非确定Tsource Risetime很小，不然不要用Risetime的方法来测量。

(图二)是以Wavetek 9500+9530的Edge mode输出150pS的pulse到Tektronix数位示波器TDS540量测到的Risetime＝561pS（BW＝400/0.561＝713MHz），经公式二换算得到（561）2＝Tr（Scope）2＋（150）2，Tr（Scope）＝540pS，再换算成BW＝740MHz。可以看出Tr（Source）的误差影响程度，如果频宽较小的示波器用这种方法误差会很大，这种方法较适合于频率较高的示波器。以100MHz的示波器来说10MHz的误差就是10％，但是20MHz的误差对500MHz的示波器来说只有4％。

《图二　以Risetime量测频宽》


利用Fast pulse做探棒频宽测试

要求证或校正高频探棒的频宽，所使用的示波器的频宽必须要更高才行，最少要大5倍以上。也就是说校正2GHz的高频探棒必须要使用10GHz或更高的示波器。所以在此使用Tektronix11801C+SD24的取样示波器，如(图三)，此示波器的频宽高达20GHz。Tektronix11801C是主机，主要的工作是显示出SD24取样后的信号波形，它可以各插入4个SD24，每个SD24有2个Channel。

《图三　Tektronix11801C+SD24取样示波器》


而SD24的功能则是取样信号，其取样率只有200kS/s，但是11801C利用「重覆取样」的原理与「取样点与取样点间补差线段」的原理，可以使频宽高达20GHz以上。另外一个SD24的重要功能为；它每个Channel可以输出一个500mVP-P而Risetime＜17.5pS的pulse。这种能在同一个Channel同时打出pulse并取样收回的反射信号的功能，称为TDR。这个原理是大家熟知的雷达原理，雷达利用发射出一个左旋极化的pulse，碰到物体收回右旋极化的反射波pulse，反射波pulse的大小与时间差可以算出物体的大小与距离。入射的左旋极化的pulse与反射的右旋极化波是不相干扰的。

因为SD24有此2种功能所以可以利用其CH1输出17.5pS的pulse（不使用CH1的取样功能），将此信号取代前面的Wavetek 9500+9530信号源。而让CH2只使用取样功能，不产生pulse。使用一台Tektronix11801C+SD24就可以取代前面的Wavetek 9500+9530信号源与待测示波器（此处将示波器当测试仪器，后面会将示波器+Pulse产生器当做一系统来测试探棒）。

前面讲过只要Risetime求错，换算回来的频宽也会有误差。现在使用的不是简单的一台示波器而已，而是一个测量系统，含有示波器与Pulse产生器，必须先求出系统的Risetime（Tr（S）），才可以减去量测的误差，接线图如(图四)。

《图四　求出系统Risetime接线图》


然后再将待测的探棒加入系统中，测量探棒的Risetime，其接线如(图五)。当然我们会量测到一个系统＋探棒的Risetime（Tr（S+P）），此值减去系统的Risetime（tS），就是真正的探棒Risetime值Tr（P）。

Tr（P）2＝Tr（S+P）2－Tr（S）2然后再将（BW）MHz"400nS(Rise time换算出来。

《图五　将探棒加入系统求出Risetime（Tr（S+P））》


以下的测试是校正Tektronix P6248 differential probe的例子，其-3dB的保证（Warranty）频宽为1.5GHz，而一般性（Typical）频宽为1.7GHz。以Risetime(400nS/（BW）MHz换算成得到Risetime(265pS。以上述的理论验证此探棒的频宽。

系统的架设与信号的量测

先求出测试系统的Risetime

使用50( cable将系统的Tek11801C+SD24与Tek1103如(图四)连接起来。实体的架设图如(图三)。

因为TekSD24有发射pulse与接收信号2种功能，我们将CH1设定为发射pulse的信号源，而不启动其取样的接收功能（不显示取样信号波形）。CH2只启动其取样的接收功能（显示取样信号波形）。

Tek11801C+SD24的仪器其设定按钮如下：

(示波器重新还原成原厂的设定：UTILITY＞Initialize＞Initialize

(设定各Channel的功能：Waveform＞Sampling Head fucs＞Mainframe

＞1＞TDR preset＞EXIT＞此时SD24面板的2个灯会亮（红灯与黄灯）

（蓝色字的为实体的按键，黑色字的为在萤幕的软体键）

(r)按下SD24面板CH2的小按钮，见(图三)，使CH2启动其示波器显示功能（只有黄灯会亮，黄灯亮表示启动示波器显示功能）。

(按下SD24面板CH1的小按钮2次，使CH1取消其示波器显示功能。（2个亮灯会熄灭黄灯只有红灯亮，红灯亮表示启动发射pulse的功能）。此时SD24 CH1为发射状态，CH2为接收状态。

Tek1103只是一个提供独立的Active Probe不需要依附固定的数位示波器提供其