高阻電壓探頭的輸入電容越大，其對開關器件的負載效應越明顯。然而，由于開關器件的輸入電容和輸出電容是變量，不能用式(8)來準確計算。

考慮到電壓探頭的負載效應，式(8)可修正為

（9）

進而可定義測量系統(tǒng)產(chǎn)生的上升時間誤差為

(10)

可知，為減小目標信號的上升時間測量誤差，應使電壓探頭的輸入電容足夠小，并且使測量系統(tǒng)的上升時間遠小于目標信號的上升時間。

帶寬和上升時間成反比，對于高斯響應型的測量系統(tǒng)，兩者間關系可近似表示為

（11）

暫態(tài)信號含有豐富的頻率分量，理論上需要用全部的頻率分量才能重構(gòu)暫態(tài)信號，實際上頻率過高的分量對暫態(tài)信號的重構(gòu)影響甚微，為此定義拐點頻率，在暫態(tài)信號重構(gòu)過程，高于拐點頻率的分量將被舍棄。對于目標信號，其拐點頻率表示為

（12）

因此，從頻域的角度看，為減小目標信號上升時間的測量誤差，應當要求測量系統(tǒng)的帶寬遠大于目標信號的拐點頻率。

圖8比較了在不同的探頭帶寬下VDs2和VGs2的仿真波形，為簡化分析，不考慮示波器的作用，以探頭輸出電壓Vp和衰減系數(shù)k的乘積作為目標信號的測量結(jié)果。不難看出，隨著探頭帶寬的降低，目標信號測量結(jié)果的上升時間變長，測量誤差也相應增大。此外，可以看出探頭的測量結(jié)果滯后于目標信號，即出現(xiàn)傳輸延遲現(xiàn)象，這主要是探頭的傳輸線導致的，本文對此不作深入討論。

圖8. 不同的探頭帶寬下VDs2和VGs2的仿真波形比較

為定量說明電壓探頭對目標信號測量結(jié)果上升時間的作用，取VDs2在50MHz帶寬探頭作用前后的上升時間來分析。由圖8a可知，該探頭的負載效應使VDs2的上升時間由10.424ns變?yōu)?0.875ns，又由式(11)可得該探頭的上升時間約為7ns，將這些數(shù)據(jù)代入到式(9)可解得探頭測量結(jié)果的上升時間為12.933ns，這與仿真得到的12.915ns一致。由式(10)可得，50MHz帶寬探頭對VDs2上升時間的測量誤差達到23.9%，這表明低帶寬探頭無法滿足高頻暫態(tài)信號上升時間的測量要求。

電壓探頭帶寬過低，意味著暫態(tài)信號的高頻分量被極大衰減，當暫態(tài)信號波形具有高頻振蕩或尖刺時，低帶寬電壓探頭將無法還原其快速變化的細節(jié)，圖8a和圖8b的仿真波形分別顯示出低帶寬探頭對目標信號過沖幅度的抑制作用和對目標信號尖刺波形的平滑作用。

綜上所述，本節(jié)的分析得到以下主要結(jié)論:

（1）電壓探頭對目標信號的負載效應和測量系統(tǒng)與目標信號的級聯(lián)效應共同導致上升時間的測量誤差，且誤差隨探頭的輸入電容或上升時間增大而增大。

（2）電壓探頭的帶寬和上升時間成反比。

（3）電壓探頭帶寬過低將使測得信號的過沖幅度下降、尖刺波形平滑。

3.3寄生電感

為了提高測量的靈活性，高阻無源探頭的地線端通常設計為拖尾的鱷魚夾，引入了地線線路電感和接地環(huán)路電感。出于同樣的原因，有源高壓差分探頭的信號端通常留有一定長度的引線，于是也引入了寄生電感。此外，有些探測點受限于物理空間而難以直接測量，通常需要在探測點和探頭間額外接入一段引線，這同樣會引入寄生電感。

探頭前端的寄生電感Lp與輸入電容Ci相互影響，兩者在高頻時形成諧振，諧振頻率為