示波器探頭基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)入門基礎(chǔ)指南

1、示波器探頭基礎(chǔ)入門指南（上 ）示波器探頭是示波器使用過程中不可或缺的一部分，它主要是作為承載信號(hào)傳輸?shù)逆溌罚瑢⒋郎y信號(hào)完整可靠的傳輸至示波器，以進(jìn)一步進(jìn)行測量分析。很多工程師很看重示波器的選擇，卻容易忽略對(duì)示波器探頭的甄別。試想如果信號(hào)經(jīng)過前端探頭就已經(jīng)失真，那再完美的示波器所測得的數(shù)據(jù)也會(huì)有誤。所以正確了解探頭性能，有效規(guī)避探頭使用誤區(qū)對(duì)我們?nèi)粘Ｊ褂檬静ㄆ鱽碚f至關(guān)重要！在絕大多數(shù)示波器測量環(huán)境下，我們都需要使用探頭。示波器探頭有很多種，內(nèi)部原理構(gòu)造迥異，使用方法也各不相同。本文主要給大家介紹示波器探頭的種類及工作原理，探頭使用過程注意事項(xiàng)以及如何選擇示波器探頭。1 示波器探頭種類及工作原理對(duì)

2、于 DC 直流或一般低頻信號(hào)而言，示波器探頭只是一個(gè)由特定阻抗R 所形成的一段傳輸線纜。而隨著待測信號(hào)頻率的增加和不規(guī)則性，示波器探頭在測量過程中會(huì)引入寄生電容C以及電感L,寄生電容會(huì)衰減信號(hào)的高頻成分，使信號(hào)的上升沿變緩。寄生電感則會(huì)與寄生電容一起構(gòu)成諧振回路，使信號(hào)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。所有這些都會(huì)對(duì)我們測量信號(hào)的準(zhǔn)確 性帶來挑戰(zhàn)。圖1探頭電氣特性示意圖示波器探頭按供電方式分可分為無源探頭和有源探頭。無源探頭又分為無源低壓、無源高壓及低阻傳輸線探頭等，有源探頭又分為有源單端、有源差分、高壓差分探頭等。此外，在一些特殊應(yīng)用下，還會(huì)使用到電流探頭（ AC、DC）、近場探頭、邏輯探頭以及各類傳 感器（光

3、、溫度、振動(dòng)）探頭等。無源探頭是最常用的一類電壓探頭，也是我們在購買示波器時(shí)標(biāo)配贈(zèng)送的探頭。如圖2所示。圖2無源探頭示意圖無源探頭一般使用通用型 BNC接口與示波器相連，所以大多數(shù)廠家的無源探頭可以在不同品牌的示波器上通用（某些廠家特殊接口標(biāo)準(zhǔn)的探頭除外），但由于示波器一般無法自動(dòng)識(shí)別其他品牌的探頭類型，所以此時(shí)需要手動(dòng)在示波器上設(shè)置探頭衰減比，以保證示波器在測量時(shí)正確補(bǔ)償探頭帶來的信號(hào)衰減。Rprobe、寄生電容組成。此類無源探頭圖3所示為日常最為常見的一類無源探頭原理示意圖，它由輸入阻抗Cprobe、傳輸導(dǎo)線（一般 1至1.5米左右）、可調(diào)補(bǔ)償電容Ccomp般輸入阻抗為10M?,衰減比因子

4、為 10: 1。圖3無源探頭原理圖在使用此類探頭時(shí)，示波器的輸入阻抗會(huì)自動(dòng)設(shè)置為高阻1M?。此時(shí)示波器 BNC通道輸入點(diǎn)的電壓Vscope與探頭前端所探測的電壓值Vprobe的關(guān)系滿足以下對(duì)應(yīng)關(guān)系：Vprobe/Vscope = （9M? + 1M ?）/ 1M ? = 10 : 1由關(guān)系式可知，示波器得到的電壓是探頭探測到電壓的十分之一，這也是無源探頭10: 1衰減因子的由來。無源探頭具備高阻抗10M ?,因此它對(duì)待測電路的負(fù)載效應(yīng)（將在第 二部分詳述）很小，能覆蓋一般低頻頻段（ 500MHz以內(nèi)），耐壓能力強(qiáng)（300V-400Vrms ），價(jià)格便宜，通用性好，所以得到廣泛使用。當(dāng)無源探頭的

5、衰減因子為 100: 1、1000 : 1甚至更高時(shí)，此類探頭一般歸類為無源高壓探頭。由于其衰減比很大，因此能測量高壓、超高壓電信號(hào)。圖4 R&S RT-ZH10 高壓探頭還有一類無源探頭，其衰減比為1 : 1 ,信號(hào)未經(jīng)衰減直接經(jīng)過探頭傳輸至示波器，其耐壓能力不及其它無源探頭，但它具備測試小信號(hào)的優(yōu)勢。由于不像10: 1衰減比探頭那樣信號(hào)需要示波器再放大 10倍顯示，所以示波器內(nèi)部噪聲未放大，測量噪聲更小，此類更適用于測試小信號(hào)或電源紋波噪聲。HZ1MMl* £11> (圖5 R&S HZ-154 1:1/10:1可調(diào)衰減比無源探頭無源傳輸線探頭是另一類特殊的

6、無源探頭，其特點(diǎn)是輸入阻抗相對(duì)較低，一般為幾百歐 姆，支持帶寬更高，可達(dá)數(shù) GHz以上。圖6為輸入阻抗為500 ?的10 : 1無源傳輸線探頭原理圖:Oscilloscope450 Ohm 50 Ohm cable 言*-*Bn ifi-S八'二、£)S 50 Ohm圖6傳輸線探頭原理圖傳輸線探頭具備低寄生電容，低輸入阻抗的特性，一般用來測量高頻信號(hào)。在使用傳輸線探頭時(shí)應(yīng)該注意將示波器輸入阻抗設(shè)置為50?,以與傳輸線 50?阻抗相 匹配，傳輸線探頭的典型應(yīng)用為測量 50?傳輸線上的電信號(hào)，通過 SMA-N等不同的轉(zhuǎn)換接頭，傳輸線探頭也可用在頻譜分析儀等其它測試設(shè)備上。圖7傳輸

7、線探頭的典型應(yīng)用需要注意的是，由于傳輸線探頭的低阻抗，它的負(fù)載效應(yīng)會(huì)比較明顯。因此，此類探頭僅適用于與低輸出阻抗（幾十至100歐姆）的電路測試。對(duì)于更高輸出阻抗的電路，我們可以選擇使用高阻有源探頭的方案，將在后續(xù)詳述。圖8 R&S RT-ZZ80 8.0GHz無源傳輸線探頭介紹完無源探頭，我們接下來看看有源探頭。顧名思義，有源探頭區(qū)別于無源探頭最大的有特殊借口 ,特點(diǎn)是“有源”，即它需要提供電源才能工作。如今大多數(shù)有源探頭都配備通過與示波器連接從示波器獲得電源，而不需要額外提供外置電源（某些型號(hào)除外）。下圖所示為有源單端探頭原理圖:圖9有源單端探頭原理圖山口有源單端探頭一般具備高阻抗（

8、1M ?上下），低寄生電容。其前端有一個(gè)高帶寬的放大器，有源探頭的供電主要用于此放大器。放大器驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過50?傳輸線 到達(dá)示波器，示波器的輸入阻抗需選擇為 50?作匹配。由于其較低的寄生電容和50歐姆傳輸，有源單端探頭可以提供比無源探頭更高的帶寬，因此主要應(yīng)用在高頻信號(hào)的測量領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)往往是并存的，有源單端探頭亦是如此。能夠測量更高帶寬的信號(hào)是其優(yōu)點(diǎn)，但由于需要集成有源放大器，因而其成本相對(duì)于無源探頭來說更高，一個(gè)幾GHz帶寬的有源單端探頭價(jià)格可達(dá)數(shù)萬人民幣。除此之外，由于高帶寬放大器的信號(hào)輸入范圍十分有限，因而其動(dòng)態(tài)范圍有限，一般有源單端探頭的動(dòng)態(tài)范圍僅在幾伏范圍之內(nèi)，探頭所能承受的

9、最大電壓也只有幾十伏。相對(duì)于前面所說的無源傳輸線探頭，有源單端探頭同樣可以應(yīng)用在低阻抗高頻率信號(hào)的測更小。不僅如量環(huán)境，且由于其輸入阻抗相對(duì)于無源傳輸線探頭更高，因此它的負(fù)載效應(yīng)此，R&S有源單端探頭還可以與 RT-ZA9 （N型轉(zhuǎn)換接頭，USB供電）附件連接，進(jìn)而用在射頻信號(hào)源和頻譜分析儀上，用來測試特殊環(huán)境下的信號(hào)，如傳統(tǒng) 50歐姆同軸線纜無法連接的探測點(diǎn)處，或者需要使用高阻探頭探測待測點(diǎn)信號(hào)頻譜時(shí)。圖10 R&S RT-ZS 系列單端有源探頭與 RT-ZA9 N 型轉(zhuǎn)換頭相連除了有源單端探頭之外，有源差分探頭是另外一類重要的有源探頭。我們可以從字面上來 理解這兩種探頭的區(qū)

10、別，有源單端的前端有兩處連接點(diǎn)：信號(hào)點(diǎn)和地。有源差分顧名思義 主要用來測試差分信號(hào)，探頭前端有三處連接點(diǎn)：信號(hào)正、信號(hào)負(fù)、地。圖11有源單端探頭前端（左）與有源差分探頭前端（右）有源差分探頭的原理圖如下:圖12有源差分探頭原理圖對(duì)共模噪與有源單端探頭相比，其最大不同在于使用了差分放大器。有源差分探頭同樣具備低寄生 電容和高帶寬特性，所不同的是，有源差分探頭具有高共模抑制比（CMRR ）,聲的抑制能力比較強(qiáng)。有源差分探頭主要用來測試差分信號(hào)，即測試兩路信號(hào)（一般為相 位相差180度的正反信號(hào)）的相對(duì)電壓差，與地 無關(guān)。圖13差分信號(hào)測試原理示意圖上圖顯示了用有源差分探頭測試差分信號(hào)的原理，圖中紅

11、色波形顯示的為差分信號(hào)Vin+ ，藍(lán)色波形顯示為差分信號(hào)Vin- ，二者幅度相同，相位相差180 度。 Vin+ 和 Vin- 經(jīng)由差分探頭正、負(fù)探測點(diǎn)探測后經(jīng)過差分放大器放大，然后傳輸至示波器，最后得到如圖綠色差分波形。這里要介紹幾個(gè)概念，以便大家能夠更好的理解共模抑制比CMRR 。共模( Common Mode )：差分信號(hào)兩端具有相同幅度和相位的信號(hào)成分，用表達(dá)式表示為 Vcm = ( Vin+ + Vin- ) /2.由于理想的Vin+ 、 Vin- 幅度相同，相位相反，所以二者相加應(yīng)該為零。但在實(shí)際工作環(huán)境下， Vin+ 、 Vin- 上會(huì)疊加上噪聲干擾Vnoise 。由于 Vin+

12、 、 Vin- 所處環(huán)境相同，因而在二者上疊加的噪聲也往往相同，所以由CM 表達(dá)式可知：CM = Vnoise.差模( Differential Mode )：差分信號(hào)兩端不同的信號(hào)成分，用表達(dá)式表示為Vdm =Vin+ - Vin-.共模抑制(Common Mode Rejection ):差分放大器對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，即差分放大器的一項(xiàng)主要能力是對(duì) Vnoise進(jìn)行抑制消除。如果共模電壓Vcm經(jīng)過差分放大器的增益為Acm ,差模電壓 Vdm經(jīng)過差分放大器的增益為Adm ,則我們可以用共模抑制比(Common Mode Rejection Ratio )即CMRR來表示共模抑制能力，其表達(dá)

13、式為：CMRR = Adm / Acm舉例如下圖：差模信號(hào)Vdm幅度為1V,經(jīng)過差分放大器后幅度為2V,即Adm = 2. 共模信號(hào)Vcm幅度為4.5V ,經(jīng)過差分放大器后幅度抑制為0.45V ,即Acm=0.1.因此，CMRR = 2 / 0.1 = 20: 1 = 26dB 。圖14差分信號(hào)測試舉例對(duì)于理想的差分放大器而言，我們希望其完全抑制共模信號(hào)，從而消除噪聲Vnoise對(duì)差分信號(hào)測量的影響。對(duì)于一般的差分信號(hào)測量而言，20dB的CMRR已經(jīng)足夠，而 R&SRT-ZD40 的CMRR可達(dá)50dB，性能非常優(yōu)異。圖15 R&S RT-ZD40 有源差分探頭值得一提的是，R

14、&S的有源單端探頭和有源差分探頭上都配備了MicroButton多功能按鈕和ProbeMeter 探頭計(jì)功能。其中，MicroButton是位于有源探頭前段的一個(gè)微型按鈕，用戶可以在測試時(shí)很方便的按動(dòng)按鈕，從而執(zhí)行對(duì)示波器的特定控制（可自定義），如：自動(dòng)設(shè) 置、默認(rèn)設(shè)置、單次運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行等。圖16 MicroButton多功能按鈕ProbeMeter 則是集成在有源探頭前端的16位DC電壓計(jì)，可用來直接在探頭點(diǎn)處測試而對(duì)波形進(jìn)行測量得到直流電壓，這與其他廠家使用探頭捕獲波形然后輸送到示波器，進(jìn)DC數(shù)值的方案完全不同。很顯然， ProbeMeter 摒除了探頭傳輸?shù)氖д嬗绊?，從而具備?/p>

15、 0.1%的高精準(zhǔn)度。在使用差分探頭時(shí)，可以借助此功能方便快捷查看單端、共模、差 模電壓數(shù)值。MLFntw【岫5A, Eio rroheJXcict匚加it出匚ope圖17 ProbeMeter探頭電壓計(jì)有源差分探頭可用于絕大多數(shù)較小幅度差分信號(hào)的測量，但對(duì)于幅度達(dá)上百甚至上千幅的 高壓差分信號(hào)而言，有源查分探頭就顯得力不從心了。此時(shí)我們只能借助于高壓差分探頭 的幫忙，相對(duì)于一般差分探頭而言，高壓差分探頭具有更高的動(dòng)態(tài)范圍，能夠承受更高的 電壓。±1400V高壓差分探頭圖 18 R&S RT-ZD01高壓差分探頭相對(duì)于無源高壓探頭而言價(jià)格昂貴，因此有用戶在測試高壓差分信號(hào)時(shí)會(huì)

16、選 擇將示波器的電源接地線剪斷，使示波器“浮起來”進(jìn)行測試，這是非常危險(xiǎn)的，一定要 杜絕此類行為。我們將在第二部分詳細(xì)說明。電流探頭嚴(yán)格意義上說也屬于有源探頭的一種，幾乎所有的電流探頭在使用過程中都需要 供電。電流探頭主要分為三類：AC （僅能測試交流電）、 DC （僅能測試直流電）、AC+DC 。而目前大多數(shù)電流探頭都具備了AC+DC的測量功能。電流探頭的原理如下，主要是利用電磁效應(yīng)（AC測量）和霍爾效應(yīng)（DC測量）。圖19 AC+DC 電流探頭原理圖當(dāng)有AC電流經(jīng)過導(dǎo)線穿過電流探頭的前段閉合鉗口時(shí)，會(huì)有相應(yīng)磁場產(chǎn)生，通過磁場的強(qiáng)弱直接感應(yīng)到電流探頭的線圈。探頭就象一個(gè)電流變壓器，系統(tǒng)直接測

17、量的是感應(yīng)電流。如果是DC或者低頻電流，當(dāng)電流鉗閉合后，電流導(dǎo)線附近會(huì)出現(xiàn)一個(gè)磁場。磁場使霍爾傳感器內(nèi)的電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在霍爾傳感器的輸出產(chǎn)生一個(gè)電壓。系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)電壓產(chǎn)生個(gè)反相（補(bǔ)償）電流至電流探頭的線圈，使電流鉗中的磁場為零，防止磁飽和。系統(tǒng)根據(jù)反相電流測得實(shí)際得電流值。電流探頭的選擇主要依據(jù)其測量帶寬、量程以及鉗口直徑等。8bit模擬探頭相比，數(shù)字邏輯0、1跳變（1bit ）的數(shù)字信號(hào)MSO數(shù)字邏輯探頭在數(shù)字邏輯測試中會(huì)經(jīng)常使用，與一般探頭根據(jù)示波器所設(shè)置的判決門線電平，將捕獲的電壓按照 在屏幕上顯示出來。用戶可以根據(jù)多路數(shù)字信號(hào)的邏輯電平及關(guān)系來判斷邏輯電路的性圖20 R&S R

18、TO-B1 數(shù)字邏輯探頭EMI近場探頭是另一類特殊的探頭類型，它實(shí)際使用了天線接收原理，用來捕獲電路板上空間輻射的電磁場干擾，特別是在系統(tǒng)集成中做EMI電磁干擾的診斷。圖21 EMI近場探頭示意圖除了以上給大家介紹的各種探頭之外，還有光探頭、溫度傳感探頭及其他各類傳感探頭 等。原則上來說，任何一款能夠?qū)⒏魑锢砹哭D(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并具備與示波器互連能力的傳 感器都可以作為示波器探頭，用戶可以根據(jù)具體使用環(huán)境和需求選擇適合的探頭類型。示波器探頭基礎(chǔ)入門指南(下)2示波器探頭的主要指標(biāo)2.1 帶寬與示波器一樣，示波器探頭的頻響類似一個(gè)低通響應(yīng)。探頭的帶寬是指探頭響應(yīng)輸出幅度 下降到70.7% (-3dB

19、 )時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)頻率。Prot>e Bandwidth圖1探頭頻響及帶寬定義當(dāng)示波器配合探頭使用時(shí)，示波器 +探頭就構(gòu)成了一套測量系統(tǒng)，此測量系統(tǒng)的帶寬滿足以下公式:可見，探頭帶寬越高，對(duì)示波器帶寬的影響也就越小。一般我們推薦示波器探頭的帶寬為 示波器帶寬的1.5倍，即探頭帶寬略高于示波器帶寬。2.2 上升時(shí)間探頭的上升時(shí)間是指探頭對(duì)階躍函數(shù)10%-90%的響應(yīng)時(shí)間。一般而言，探頭帶寬越高,上升時(shí)間越短。與示波器一樣，大多數(shù)探頭的帶寬與上升時(shí)間滿足0.35公式，即:Trise = 0.35/BW probe示波器+探頭測量系統(tǒng)的上升時(shí)間則滿足以下公式:2.3 輸入阻抗探頭一般都標(biāo)注了

20、輸入阻抗值，從50?至10M ?甚至更高。探頭的輸入阻抗會(huì)嚴(yán)重影響探頭的負(fù)載效應(yīng)（將在第三節(jié)中詳述）。輸入阻抗越大，探頭的負(fù)載效應(yīng)越小，對(duì)待測電路 正常工作影響也就越小。輸入阻抗越小，探頭的負(fù)載效應(yīng)越大，對(duì)待測電路正常工作的影 響就越大。2.4 輸入電容輸入電容是有源探頭的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。有源探頭的輸入電容一般很小，小至pF甚至零點(diǎn)幾pF。小的電容會(huì)在高的頻帶上提供較大的輸入阻抗，從而減小負(fù)載效應(yīng)。由輸入電容導(dǎo) 致的輸入阻抗公式如下：Rin = 1/2 兀 fCin由以上公式可知，Cin越小，探頭可以支持更高的帶寬f,這也是為什么有源探頭相對(duì)于無源探頭而言可以提供更大的帶寬的原因。2.5 衰減比

21、一般探頭都會(huì)對(duì)探測到的信號(hào)進(jìn)行衰減，然后輸送至示波器。最常見的衰減比為10 ： 1 ，即信號(hào)衰減為原始的十分之一，此時(shí)衰減比標(biāo)注為10X。此外，常見的還有 IX、100X、1000X 探頭等。2.6 最大輸入范圍探頭都有最大輸入范圍，超過一定輸入范圍則可能損壞探頭。3 示波器探頭使用注意事項(xiàng)3.1 負(fù)載效應(yīng)探頭的負(fù)載效應(yīng)是指被測電路接上探頭后，探頭與示波器一起組成了待測電路的并聯(lián)負(fù)載，從而吸引一部分電流流入示波器，對(duì)原始待測電路上的信號(hào)產(chǎn)品影響。如果負(fù)載效應(yīng)很大，則測到的波形與原始波形變化很大，示波器就不能準(zhǔn)確測量波形。load +圖2示波器探頭接入引起負(fù)載效應(yīng)那么如何評(píng)判探頭的負(fù)載效應(yīng)呢？

22、一般來說，探頭接入的輸入阻抗應(yīng)為待測電路待測點(diǎn)處輸出阻抗的10倍以上，此時(shí)負(fù)載效應(yīng)較小，測量誤差在允許范圍以內(nèi)。如下圖所示:100ohm100kohmRp1Mohm圖3負(fù)載效應(yīng)示例在探頭探測前，探測點(diǎn)的電壓為5V X 100K?/ (100?+100K ?) =4.995V 。探頭探測后，并聯(lián)了一個(gè)1M?的阻抗，此時(shí)探測點(diǎn)的電壓為:5V X (90.9k)/100+(90.9k) = 4.994V此時(shí)，探頭引入的負(fù)載效應(yīng)僅為0.001V ,可以忽略不計(jì)。如果待測點(diǎn)的輸出阻抗更高，則需要使用更高輸入阻抗的探頭。值得一提的是，當(dāng)我們測試由信號(hào)源輸出的射頻信號(hào)時(shí)，一般使用的是50?傳輸線纜。50?的

23、傳輸線纜與信號(hào)源輸出阻抗（50?）相匹配，使功率最大的傳輸至示波器，從而保證了測量精度。而在某些時(shí)候，工程師希望測試電路板上某個(gè)探測點(diǎn)處的頻譜，往往使用剪斷的50?傳輸線纜，在剪斷處剝離地和傳輸芯，用以接觸探測點(diǎn)。線纜另一端則連接至頻譜儀。圖4前段剝離的50?傳輸線纜這種做法則是不可取的，電路板上的探測點(diǎn)與射頻源的輸出不同，由于傳輸線的50?低阻抗，會(huì)對(duì)測試點(diǎn)處引入較大的負(fù)載效應(yīng)。正確的做法是，使用高輸入阻抗的探頭取代50?傳輸線纜，與頻譜儀連接。R&S提供了 RT-ZA9的BNC-N轉(zhuǎn)接頭方案，它可以將高輸入阻抗的R&S有源探頭（1M與頻譜儀或接收機(jī)相連接，對(duì)需要高阻抗測試的

24、DUT進(jìn)行精準(zhǔn)測量。圖5 RT-ZA9轉(zhuǎn)接頭示意圖前面介紹過，探頭一般含有電阻、容性阻抗和感性阻抗。電阻的負(fù)載效應(yīng)會(huì)對(duì)信號(hào)DC分量測量造成影響，對(duì)波形的幅度測量造成誤差。容性阻抗對(duì)AC分量的測量造成影響，比如會(huì)影響（延緩）信號(hào)的上升時(shí)間。感性阻抗則會(huì)對(duì)波形測量引入振鈴現(xiàn)象。Cireuii Und er lestProb0Ori3I單丁 *UMI出口卅id L曰l!Ringingrdbc 如.Lwdrn(6 探頭負(fù)載效應(yīng)分類3.2 探頭補(bǔ)償我們在與電子測量工程師的交流中，經(jīng)常提到探頭補(bǔ)償?shù)膯栴}。當(dāng)我們購買示波器后第一次使用時(shí)，或者因探頭資源緊張而臨時(shí)拿其他品牌探頭使用時(shí)，都會(huì)涉及到探頭補(bǔ)償問題。

25、所謂探頭補(bǔ)償是指示波器與探頭連接使用時(shí)，調(diào)整探頭的可變電容，在探頭與示波器之間進(jìn)行頻率補(bǔ)償，使頻率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)補(bǔ)償完成后，具備如下關(guān)系式:Rscope* C scope = R probe * Cprobe即：為了最大限度地傳送信號(hào)，示波器的輸入電阻和電容必須與探頭輸出的電阻和電容相匹配，此時(shí)探頭具有最優(yōu)信號(hào)傳送能力。那么如何進(jìn)行探頭補(bǔ)償呢？探頭補(bǔ)償一般針對(duì)無源探頭而言（有源探頭也存在補(bǔ)償），使用過無緣探頭的工程師可能 會(huì)發(fā)現(xiàn)，在無緣探頭與示波器接觸的一端上有一個(gè)小孔，這個(gè)小孔內(nèi)有一個(gè)十字旋鈕。通過探頭自帶的螺絲刀小工具即可深入小孔內(nèi)調(diào)節(jié)探頭的可調(diào)電容值。圖7調(diào)節(jié)無源探頭的可調(diào)電容值

26、具體原理如下圖所示:Probe TipnI II9處圖8通過調(diào)節(jié)探頭可調(diào)電容CcomP來實(shí)現(xiàn)探頭匹配探頭補(bǔ)償?shù)牟襟E如下:連接探頭與示波器通道;?將探頭前端連接至示波器上的探頭補(bǔ)償口方波信號(hào)（一般為1KHz、1V的信號(hào)）；?使用自帶小工具調(diào)節(jié)探頭可調(diào)電容，使得示波器上顯示的方波信號(hào)的高低電平部分保持平穩(wěn)，即實(shí)現(xiàn)探頭與示波器的匹配。在調(diào)節(jié)探頭時(shí)，示波器上顯示的方波信號(hào)可能存在以下三種狀態(tài):圖9探頭欠補(bǔ)償、過補(bǔ)償、匹配狀態(tài)的波形3.3 諧振效應(yīng) 在使用探頭測量信號(hào)上升沿時(shí)，把示波器的時(shí)基范圍調(diào)小，一般能看到在上升沿的過沖部分存在振鈴現(xiàn)象，即探頭帶來的諧振效應(yīng)。圖10探頭帶來的振鈴效應(yīng)探頭不僅存在阻抗

27、以及寄生電容，還存在寄生電感（特別是在測試高頻信號(hào)時(shí)）。探頭是 由導(dǎo)線和地線組成的，通常導(dǎo)線及地線越長，電感值就越大。探頭上的寄生電感和寄生電容容易形成諧振回路，在輸入信號(hào)的激勵(lì)下，在某些頻率上產(chǎn)生高頻減幅諧振，從而出現(xiàn) 振鈴現(xiàn)象。圖11振鈴現(xiàn)象的產(chǎn)生如下圖所示，探頭的輸入阻抗會(huì)在特定頻率僅處達(dá)到最小值。圖12探頭輸入阻抗此時(shí)探頭的寄生電感、寄生電容以及待測信號(hào)源構(gòu)成諧振回路，出現(xiàn)諧振效應(yīng)，諧振頻率為：其中，Lcon為探頭寄生電感，Cin為輸入電容。如果諧振頻率剛好落在探頭帶寬范圍之 內(nèi)，則在測試此頻率的信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。為了降低這種效應(yīng)，使用者往往使用最短的地線，從而減小探頭的Lcon寄

28、生電感，使得fresonance 諧振頻率最大化，從而超出示波器探頭的帶寬范圍，也就進(jìn)一步有效避免了諧振效應(yīng)。探頭地線的長度嚴(yán)重影響諧振效應(yīng)，以下圖片充分說明了地線長短對(duì)波形上升沿測量的影 響。圖13不同長短的底線的諧振效應(yīng)由圖示可知，地線越短，諧振效應(yīng)越小，上升沿引起的振鈴現(xiàn)象越不明顯，此時(shí)的測量精度也就越高。所以，在測試環(huán)境允許的情況下，盡可能地使用更短的地線。3.4 浮地測量問題測量差分信號(hào)時(shí)，我們往往面臨以下3種選擇：使用兩個(gè)通道CH1、CH2 ,分別測試差分信號(hào)兩端，然后相減;使用差分探頭測試;圖15使用差分探頭測量差分電壓直接使用單端探頭浮地測量;圖14使用兩個(gè)單端探頭測量差分電壓Earth Ground -i-DUTPcxver Cord£ant> GroundPcAor0fttiM. 耳強(qiáng)C'JT R。用H Cod圖16使用浮地的方法測量差分信號(hào)第1種方法需要兩個(gè)通道及探頭之間的完全一致性。即便如此，兩個(gè)通道上產(chǎn)生的不同噪聲也會(huì)對(duì)測