示波器探头浅谈

探头的注意事项

电路负载


图5：探头电路负载

探头附加到电路上最基本以及最重要的特征便是负载，而这种负载有阻性、容性和感性负载之分。阻性负载会造成幅值衰减和直流漂移偏置，并且会改变电路的偏压。如果探头的输入电阻与所探测的信号电阻相同的话，那么阻性负载就会变得非常大，因为电路中的一部分电流会流入探头。这样反过来会降低电路与探针接触位置的电压。

实际上，这可能使得本来出现故障的电路正常工作，但更多情况下会导致电路的工作出现错误。为了降低电阻负载所造成的影响，一般会采用探头阻值高于被测电路阻值 10 倍以上的探头进行测量。

电容负载会降低信号的上升速度，降低带宽，以及增加传输延迟，电容负载是由探头尖端的电容所引起的。它引入了频率的测量误差，而且是进行延迟和上升时间测量时的最大影响因素。电容负载是由于探头中的电容所引起的，在高频中表现为一个高通滤波器，从而使得高频信息经地线流走，显著地降低了探头在高频情况下的输入阻抗。因此，需要采用尖端电容较小的探头。

感性负载也会导致测量信号失真，它是由探头尖端至探头接地导线之间的环形部分的电感所引起的。地线中的感性负载连同探头尖端的电容所引起的信号振荡可以通过有效的接地而得到减轻，这样可以提高振荡频率使其超出仪器的带宽。接地导线的长度应尽可能地短，才能减少回路的长度，从而将电感降至最低。较低的电感可以将被测波形顶部的振荡降至最低。

接地

当使用示波器进行测量时，为了获得准确的结果以及保证操作员的安全（尤其是在处理高电压的时候），务必采取正确的接地。仪器必须通过电源线接地，并且切勿在“保护接地”断开的情况下进行操作。当被测设备的信号地通过另一个位置的电源接地而引起接地回路时，这将会导致出现不必要的低频嗡嗡声。常见的处理方式是将信号地与电源地隔离开来，然后在靠近信号针脚的位置与信号地建立连接。

探头选择流程

选择合适（电压）的探头有两个最具决定性的因素：在不失真情况下捕捉波形所需的带宽，以及将电路负载降至最低所需的最小阻抗。规定的示波器带宽仅适用于 50 欧姆的输入阻抗以及有限的输入电压范围。为了保持谐波和波形的完整性，仪器的带宽必须至少是被测的最高脉冲频率的五倍。

对于交流测量来说，所规定的直流阻抗的数值是很小的。随着频率增大，阻抗会变小，而无源探头阻抗变小的程度最为明显。尝试将输入阻抗保持为最高信号频率时信号源阻抗的10倍，有源探头和无源探头之间可以很容易进行选择。这样能够将选择范围缩小至仅有一个或者两个与测量设置要求最为吻合的探头型号。对于微波波段的示波器带宽，肯定是有源探头具有最大优势。

请谨记，10x无源探头的低频阻抗是最高的，而且无源探头一般不会引起直流偏置或者引入噪声。而有源探头可以在数千赫兹的频率下提供恒定阻抗，而且在数百兆赫兹的频率下具有最高阻抗。低阻抗探头可以在高达1 GHz的频率下提供恒定阻抗，尽管能够在某一频率下保持令人满意的恒定阻抗，但较低的阻抗能够避免谐波信号出现失真。

简言之，在信号频率成分高于100 MHz的场合中建议使用有源探头，而且低的输入阻抗会导致较高的谐振频率。与有源探头之间的连接应尽可能短，以确保提供可用的高带宽。此外，如果接地电平不稳定，便需要使用差分探头。

对于无源探头，重要的一点是采用特定仪器所建议使用的探头型号，即便该探头的带宽规范高于使用需要。低输入电容会导致较高谐振频率。接地导线应尽可能地短，以降低地线的电感。测量陡峭上升沿时间的时候必须小心谨慎，因为谐振频率会远远低于系统带宽。探头的阻抗应大约为电路测量点阻抗的十倍，才不致于向电路引入太大的负载。

罗德与施瓦茨