高速数位开展的今天，不论是数位示波器或Probe（探针或探棒）的速度与频宽都已高达数十个GHz，有些工程师拿到了这么高频的数位示波器与探棒，常常就去随意地量测一个高频的数位信号，发现信号并不如预期的形状，立刻在脑海中出现“是否数位示波器的频宽不行”并没有想到“所装备的高频探棒频宽不行”。示波器刚校对过，那么探棒是否也需求校对？
一般人对示波器所装备的探针并不是十分的留意其标准与其影响，也便是说他将示波器的探针随意匹配运用。当然并不是不同两家厂商的示波器与探针不能混着用，也不是不同频宽的示波器与探针不能混着用。不论前面的问题怎么，假如有时机下次再来阐明此问题，本文要讨论的是怎么确认一支高频宽探针（探棒）的频宽是正确满足的。
频宽与Risetime
由于怕各位读者一会儿就进入了解校对高频探棒频宽的原理睬较困难，先从校对示波器频宽的原理开端，然后再把探棒参加体系中，再来谈校对高频探棒频宽的原理。
校对探棒所运用的示波器频宽有必要比待校探棒的频宽宽约4～5倍，所以运用于校对高频探棒频宽（此处举例校对Tektronix P6248频宽1.5Hz以上的差动探棒）的示波器频宽有必要比待校探棒的频宽更宽才行。所以在以下文章中运用于校对P6248高频探棒的高频示波器为Tektronix 11801C+SD24，频宽高达20GHz，也能够运用新式的Tektronix TDS8000+80E04取样示波器。
示波器所运用探针（探棒）的品种繁复，可是所运用的Probe一定是感应电压的探针。尽管，示波器能够接一种量电流的探棒，其实此种探针，探针头有设备一种霍尔效应元件，先将电流的信号转换成电压信号，示波器才干够做显现，所以示波器也是以电压显现电流。
Active高频示波器探棒也是感应电压的探针，仅仅它与Passive探棒不同的是，它在探棒的针头最前端以扩大器先将信号扩大。且由于丈量的信号频率太高，阻抗简略改动而会影响到量测值，所以量测与校对时有必要留意输入端的阻抗匹配。
首先以校对示波器频宽（BW）来阐明频宽与Risetime的联系。校对示波器BW时比较简略能够以sine wave直接输入到示波器量测频宽（以50kHz为参阅信号），此种办法为直接校对法，而以Risetime丈量办法则是第二种变通的直接校对法。第二种办法是直接由公式“频宽（BW）MHz”350nS(Risetime”将量测到的Risetime换算成频宽，当然假如量测不小心的话差错会变得很大。由于量测的体系是以(公式一)换算来转换出待测示波器的Risetime。
《公式一》
并且在量测Risetime的10％与90％的方位时简略发生相对的差错，所以不确认度会变得很大。换算公式中会牵涉到输出源（Source）的Risetime简略发生额定的差错。那为何这个换算的公式分母是350nS而不是其他的数字？假如分母是其他的数字那么前面叙说的Risetime丈量办法差错就会改动而不同了。
常用的这个公式其实并不是每一台示波器都契合的，这个公式的曲线咱们通称它为高斯曲线（Gaussian），曲线会因运用的Filter不同而有不同的值。根据下面列表，可知不同的高斯Filter会有不同的数值，如(表一)所示。
表一 不同的高斯Filter所发生的不同数值
由表一中能够看出频宽计算公式其实仅仅Single pole Filter的一种罢了。由于曾经的类比示波器大都是如此规划，也由于它简略好用，且一般厂商示波器的规划并不会违背它太多。
当然第一种量测办法直接输入sinewave，也会有差错。可是当频率抵达GHz以上时由于待测仪器与信号源VSWR的不匹配差错会变大，很少运用直接输入sinewave做量测频宽的断定，运用第二种量测办法测验会比较便利。可是第二种量测办法的问题是在校对的过程中看不到每一个频率相对于振幅（Amplitude）的改动，只能得到最终的成果是否到达所标明的标准。举一个1GHz示波器为比如，假如得到的成果是Risetime”350pS，换算成频宽（BW）”1GHz。这是根据频宽（BW）MHz”350nS(Risetime抱负的高斯曲线换算所得，可是事实上厂商所规划的示波器与探棒并不一定遵从此抱负的曲线。
有的或许是设成频宽（BW）MHz”400nS(Risetime，那么频宽（BW）”1GHz的仪器其Risetime”400pS，假如以第二种Rise time丈量办法量测BW时，需求输入一个Risetime很快且曲线很好的脉冲（Pulse）信号源。由富立叶知道信号的Risetime愈快，其所含盖的频宽愈宽。当然最抱负的是输入一个Risetime＝0的脉冲电流（impulse），那么所含盖的频宽将会是无穷大。事实上这是不或许的事，所以运用第二种Risetime丈量办法尽量让脉冲信号源的Risetime不影响到待测物的量测值。由于曾经面所叙说一个体系的总频宽公式（Risetime），如(公式二)所示。
《公式二》
假如Tr（Source）该项能够疏忽，则Tr（Measure）＝Tr（Scope）。
运用Fast pulse做示波器频宽测验
示波器第二种频宽的查看过程如下，接线图如(图一)。
(设定示波器为50Ω体系输入，假如示波器不为50Ω体系，参加一个50Ω之匹配器使示波器为50Ω体系。现在的高频数位示波器都会有50Ω，1MΩ2种输入端，能够不需求外加一个50Ω之匹配器，只需直接切换到50Ω之设定即可。
(再参加一个1MHz、Ristime＝150pS（Wavetek 9500＋9530输出）（假如有更快的Pluse更好），500mVp-p之Step pulse波（步级波，其实便是有＋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巨细，然后按下数位示波器的Risetime量测功用，示波器显现为Risetime＝Tr（Measure）pS，根据上面公式就得到该示波器之频宽。
《图一 示波器频宽查看接线图》
由(公式二)的换算可知，假如Tsource很小，则Tr（Measure）＝Tscope。但假如Tsource也很大，而就会影响到Tscope的量测值。所以除非确认Tsource Risetime很小，否则不要用Risetime的办法来丈量。
(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。能够看出Tr（Source）的差错影响程度，假如频宽较小的示波器用这种办法差错会很大，这种办法较适合于频率较高的示波器。以100MHz的示波器来说10MHz的差错便是10％，可是20MHz的差错对500MHz的示波器来说只需4％。
《图二 以Risetime量测频宽》
运用Fast pulse做探棒频宽测验
要求证或校对高频探棒的频宽，所运用的示波器的频宽有必要要更高才行，最少要大5倍以上。也便是说校对2GHz的高频探棒有必要要运用10GHz或更高的示波器。所以在此运用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，首要的作业是显现出SD24取样后的信号波形，它能够各刺进4个SD24，每个SD24有2个Channel。
《图三 Tektronix11801C+SD24取样示波器》
而SD24的功用则是取样信号，其取样率只需200kS/s，可是11801C运用「重覆取样」的原理与「取样点与取样点间补差线段」的原理，能够使频宽高达20GHz以上。别的一个SD24的重要功用为；它每个Channel能够输出一个500mVP-P而Risetime＜17.5pS的pulse。这种能在同一个Channel一起打出pulse并取样回收的反射信号的功用，称为TDR。这个原理是咱们熟知的雷达原理，雷达运用发射出一个左旋极化的pulse，碰到物体回收右旋极化的反射波pulse，反射波pulse的巨细与时间差能够算出物体的巨细与间隔。入射的左旋极化的pulse与反射的右旋极化波是不相搅扰的。
由于SD24有此2种功用所以能够运用其CH1输出17.5pS的pulse（不运用CH1的取样功用），将此信号替代前面的Wavetek 9500+9530信号源。而让CH2只运用取样功用，不发生pulse。运用一台Tektronix11801C+SD24就能够替代前面的Wavetek 9500+9530信号源与待测示波器（此处将示波器当测验仪器，后边会将示波器+Pulse发生器作为一体系来测验探棒）。
前面讲过只需Risetime求错，换算回来的频宽也会有差错。现在运用的不是简略的一台示波器罢了，而是一个丈量体系，含有示波器与Pulse发生器，有必要先求出体系的Risetime（Tr（S）），才干够减去量测的差错，接线图如(图四)。
《图四 求出体系Risetime接线图》
然后再将待测的探棒参加体系中，丈量探棒的Risetime，其接线如(图五)。当然咱们会量测到一个体系＋探棒的Risetime（Tr（S+P）），此值减去体系的Risetime（tS），便是真实的探棒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 将探棒参加体系求出Risetime（Tr（S+P））》
以下的测验是校对Tektronix P6248 differential probe的比如，其-3dB的确保（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。
体系的架起与信号的量测
先求出测验体系的Risetime
运用50( cable将体系的Tek11801C+SD24与Tek1103如(图四)连接起来。实体的架起图如(图三)。
由于TekSD24有发射pulse与接纳信号2种功用，咱们将CH1设定为发射pulse的信号源，而不发动其取样的接纳功用（不显现取样信号波形）。CH2只发动其取样的接纳功用（显现取样信号波形）。
Tek11801C+SD24的仪器其设定按钮如下：
(示波器从头还原成原厂的设定：UTILITY＞Initialize＞Initialize
(设定各Channel的功用：Waveform＞Sampling Head fucs＞Mainframe
＞1＞TDR preset＞EXIT＞此刻SD24面板的2个灯展亮（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发动其示波器显现功用（只需黄灯展亮，黄灯亮表明发动示波器显现功用）。
(按下SD24面板CH1的小按钮2次，使CH1撤销其示波器显现功用。（2个亮灯展平息黄灯只需红灯亮，红灯亮表明发动发射pulse的功用）。此刻SD24 CH1为发射状况，CH2为接纳状况。
Tek1103仅仅一个供给独立的Active Probe不需求依靠固定的数位示波器供给其电源，而能够将其触摸的信号转接到其他示波器显现的功用。由于Active Probe是有必要要有电源供给给探棒，探棒才干作业，由于不是每一种厂牌都会在示波器的面板供给相同的探棒电源供给，为了要使Tektronix的Active probe能运用于其他厂牌的示波器或面板没有探棒电源的示波器，Tek1103是一个很好的转接器。其实Tek1103仅仅将探棒输入端短路到Tek1103的输出端罢了。
Tek1103的接线过程：
(此处运用Tek1103的CH1，所以将SD24 CH1的发射信号以50( cable接到Tek1103的CH1的Probe输入端。将Tek1103的CH1的输出端接到SD24 CH2的输入端。
(设定Tek11801C的量测功用：
Measure＞Risetime＞EXIT＞此刻11801C萤光幕左下角会出Risetime的量测值
(r)再按下萤光幕左下Risetime的方格，能够设定示波器量测10％～90％的设定。
(调整笔直与水平旋钮使信号上升缘以最恰当的巨细显现在11801C萤光幕上。
会得到体系的Risetime Tr（S）值，如(图六)所示。
《图六 体系Risetime Tr（S）值》
再参加探棒测验出整个体系＋Probe的Risetime
将前面的50( cable置换成待测探棒如(图五)。由于Probe Tip要转换成能接到TekSD24 CH2的出端（SMA的接头），需求一个Probe Tip转BNC与BNC转SMA的转接头。然后重覆从前的过程调整信号上升缘以最恰当的巨细显现在11801C萤光幕上。会量测到体系＋Probe的Risetime Tr（S+P）值，如(图七)。
《图七 体系＋Probe的Risetime Tr(S+P)值》
根据(图六)（Risetime＝93pS）与(图七)（Risetime＝253pS）的数值代入公式Tr（P）2＝Tr（S+P）2－Tr（S）2得到真实的Probe Risetime Tr（P）＝(64009－8649＝235pS，换算成频宽是1.702GHz此标准契合该公司所发布的产品资料。
定论
数位示波器所装备的高频Probe（探针或探棒）有必要要校对。校对的办法与留意事项已在前面叙说了，当然能够不运用以上主张的仪器，改用其他厂牌的仪器，只需契合前面的标准与办法即可确认探棒的频宽是正确满足的。
当然有时会置疑量测一个高频的数位信号发现信号为何不如预期的形状，而出现奇奇怪怪的波形呢？
这个问题首要是不会善用高频Probe（探针或探棒）所装备的一堆奇奇怪怪的Tip转接头与接地接头与接线，由于这些接头与接线能够削减外在的搅扰信号与量测时高频信号发生的走漏，以至于置疑高频探棒的频宽是否满足。相同的道理在前面文章中假如将Probe Tip转BNC的转接头随意用其他的转接头替代，或许也要置疑此高频探棒的频宽是否满足？探棒的品种繁复，其所装备的组件奇奇怪怪，假如使用不妥反而会发生许多的误解。
