關(guān)于示波器探頭的10個錯誤認(rèn)知

大部分工程師都低估了探頭的重要性，沒有探頭，示波器就發(fā)揮不了任何作用，探頭使您能夠觀察被測設(shè)備當(dāng)前的狀況。目前市場上可以選擇的探頭有幾百種，但為您的特定測量選擇合適的探頭以便獲得準(zhǔn)確的觀測結(jié)果至關(guān)重要。

許多工程師認(rèn)為示波器標(biāo)配的無源探頭已經(jīng)足夠好，但事實并不是這樣，如果您的應(yīng)用使用了錯誤的示波器探頭，那么就有可能遺漏重要事件，得到錯誤的測量結(jié)果。

使用何種示波器探頭的探測方法，對您在屏幕上看到的測量結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大影響。在進(jìn)行測量之前，應(yīng)主動了解其他工程師過去出現(xiàn)的錯誤，從中吸取經(jīng)驗教訓(xùn)：

接下來由普科科技PRBTEK為您分享關(guān)于示波器探頭的10個錯誤認(rèn)識：

誤解1.100MHz的“信號”,使用100 MHz示波器探頭

示波器探頭帶寬與配合它們使用的示波器帶寬采用相同的方法進(jìn)行規(guī)定，即產(chǎn)品響應(yīng)的-3dB點。舉例來說，如果使用100 MHz帶寬的探頭測量100 MHz 1Vpp正弦波，那么探頭輸出將顯示正弦波0.7 Vpp的幅度。因此，100 MHz的探頭并不適合測量100 MHz的信號。

誤解2.只有高帶寬測量才需要有源探頭

有源探頭的低負(fù)載是它們最常被忽視的優(yōu)勢，每當(dāng)探頭與目標(biāo)發(fā)生接觸時，探頭變成它所測量的電路的一部分。探頭與電路之間的這種緊密接觸效應(yīng)稱為探頭負(fù)載，負(fù)載越大，對被測信號帶來的探頭干擾就越多，探頭制造商對探頭的輸入電阻和電容做出了規(guī)定,典型的500 MHz無源探頭為并聯(lián)10 M?，電容9.5 pf；而典型的1 GHz有源探頭為并聯(lián)1 M?，電容1 pf。在直流中，對于被測電路而言，無源探頭看起來像是一個10 M?的對地阻抗，而有源探頭將為1 M?。兩者都是非常大的阻抗,這意味著在低頻率信號上沒有明顯的影響，在較高頻率下，探頭電容將對被測電路產(chǎn)生不利影響。

誤解3.所有示波器探頭的衰減比均為10:1

探頭會使被測信號衰減，這樣呈現(xiàn)給示波器的信號就不會超過示波器的輸入范圍。較大衰減比如10:1、50:1、100:1等，用于測量較高的電壓，而小衰減比如2:1和1:1，適用于較低的電壓。測量系統(tǒng)的噪聲（示波器噪聲加探頭噪聲）會使得探頭衰減比成正比增加。在選擇探頭時，這是一個重要的考慮因素。10:1的無源探頭和1:1的無源探頭都可以用于測量1Vpp的典型信號，但1:1的無源探頭會帶來更有利的信噪比。

誤解4.只需建立穩(wěn)定的連接即可開始測量

當(dāng)人們看到示波器探頭所含的眾多連接附件時，可能會產(chǎn)生這一誤解，認(rèn)為只要簡單地將它們與探頭相連就可以達(dá)成測量目標(biāo)。這些附件旨在為用戶提供方便，使他們能夠簡單、快速地進(jìn)行定性測量，檢查電源是否通電或者時鐘是否切換。定量測量包括上升時間、周期、過沖等等，在進(jìn)行定量測量時，最好要去掉附件，采用盡可能短的連接。較長的附件會在探頭的信號路徑添加電感，大大降低它的帶寬，同時增加被測電路的探頭負(fù)載。

誤解5.接地就是接地

這一說法不言而喻，但對示波器探頭而言，這可能并不確切。探頭的接地方式會出現(xiàn)錯誤。探頭的接地引線具有電感屬性，它的阻抗隨著頻率的增加而增加。探頭接地引線越長，其電感越大，頻率也越低，在低頻率下阻抗會出現(xiàn)問題。沿著探頭的屏蔽向下返回的電流會遇到此阻抗。這會使得探頭帶寬降低，造成可觀察到的信號振鈴。此外，接地引線越長，引線造成的環(huán)路越大，它也變成拾取雜散噪聲的更大天線。最好是始終采用盡可能短的接地連接。

誤解6.使用電流探頭和電壓探頭測量功率

功率=電壓*電流，因此，上述觀點似乎合理。實際上，它的錯誤在于，這個說法不完整。為了使用示波器準(zhǔn)確地測量功率，電壓探頭和電流探頭需要進(jìn)行偏差校正。電壓探頭和電流探頭的電氣長度通常不一樣。這是由電纜長度和設(shè)備延遲所造成，使得兩個探頭的信號在不同的時間到達(dá)示波器。其結(jié)果是，對于像切換模式電源這樣的系統(tǒng)而言，電壓和電流動態(tài)變化，導(dǎo)致電壓乘以電流的乘積不正確。對探頭進(jìn)行偏差校正可以去除兩個探頭之間的信號傳輸時間差異并糾正錯誤。

誤解7.使用隔直/交流耦合來消除直流

很多時候，待分析的有用信號是交流信號，位于相對較大的直流信號頂部。測量直流電源的紋波和噪聲就是一個常見的例子。“老派”的方法是將一個大電容與探頭串聯(lián)，隔離掉直流分量，使信號能夠在屏幕上居中，并放大用于分析。另一種更好的方法是利用具有“探頭偏置”能力的探頭，如N7020A電源探頭。探頭偏置位于示波器和探頭向探頭內(nèi)注入調(diào)零電壓之處，最好位于探頭的大電阻值探針電阻器后方。使用探頭偏置的優(yōu)勢是只消除了直流。使用隔直時，低頻內(nèi)容也被濾除。在直流電源上測量紋波和噪聲時，隔直可以濾除低頻電源漂移和供電變化。探頭偏置的另一個優(yōu)勢是，用戶調(diào)整接入偏置，示波器知道消除了多少直流，并能顯示此信息，以及在運(yùn)算或自動測量中使用。

誤解8.不要把示波器探頭放在溫箱內(nèi)

曾幾何時，這種說法并沒有錯誤。但是，現(xiàn)在有多種高溫選項提供給用戶。例如，是德科技提供一系列電壓和電流探頭，可以在溫箱內(nèi)使用，其工作溫度范圍為-50°C到+150°C。除了高溫能力之外，這些探頭還具有更長的電纜，這樣他們可以溫箱內(nèi)部連接到測試設(shè)備所在的溫箱外部。

誤解9.電流探測器在測量“小”電流時不起作用

許多示波器電流探頭用戶在試圖測量小電流（1-50mA）時曾有過不愉快經(jīng)歷，他們發(fā)現(xiàn)不同測量的電流探頭偏差比被測電流大。這是由于多種因素造成的，如穿過探頭的引線的位置變化、探頭的熱漂移、殘余磁化強(qiáng)度或用于測量電流的導(dǎo)線環(huán)路中的外部信號耦合。針對非常小的電流（uA及以下）的測量，有一種新型的電流探頭，如N2820A高靈敏度電流探頭。這種探頭沒有采用之前的磁場感應(yīng)方法，而是依賴歐姆定律。這種差分電壓探頭能測量由1m?到1M?的感應(yīng)電阻器的電壓，并在示波器上顯示電流測量結(jié)果。

誤解10.驅(qū)動示波器的同時不能使用兩個探頭

有一份來自探頭制造商的產(chǎn)品介紹還沒有進(jìn)行公開，這份產(chǎn)品介紹關(guān)乎探頭支架和探頭定位器，因此往往被忽視。這些方便的附件可以為用戶提供協(xié)助，使得用戶能在探測多個位置的同時操作示波器。它們具有不同的復(fù)雜性，有些是簡單的雙腳架，與探頭相連形成穩(wěn)定的三腳架，探頭成為第三只“腳”；有些是具有多軸、可無限定位的支架，位于能對水平目標(biāo)和垂直目標(biāo)進(jìn)行探測的方位。

審核編輯：符乾江