示波器探頭的降額曲線(Derating Curve)指標(biāo)對(duì)測(cè)量結(jié)果有什么影響？

為什么電壓探頭會(huì)有降額曲線(Derating Curve)指標(biāo)，它的意義是什么呢?

絕大多數(shù)的示波器電壓探頭，無(wú)論是單端無(wú)源探頭還是差分有源探頭都會(huì)有降額曲線指標(biāo)(Derating Curve).

下圖是示波器N287X系列無(wú)源單端探頭的降額曲線，從曲線觀察到，隨著信號(hào)頻率的增加，探頭可以測(cè)試到的交流RMS值隨之變小。要測(cè)試到探頭額定最大交流 RMS值，其對(duì)應(yīng)的最大頻率范圍與之標(biāo)稱的最大測(cè)試頻率范圍相差甚遠(yuǎn)。

N2871A+N2872A+N2873A+N2875A+N2894A 只能在 500KHz 以下頻率能達(dá)到最大的額定測(cè)試電壓 400V.

究其原因，以無(wú)源單端探頭為例，先來(lái)了解電壓探頭為什么會(huì)有降額曲線指標(biāo)。先通過(guò)下圖來(lái)了解無(wú)源單端探頭與示波器連接結(jié)構(gòu)。

從上圖可以看到探頭是一個(gè)RC(探頭電阻與探頭電容并聯(lián))并聯(lián)電路，探頭與示波器連接也是一個(gè)RC(示波器輸入電阻同時(shí)與補(bǔ)償電容和輸入電容并聯(lián))并聯(lián)電路，兩個(gè)電路再串聯(lián)一起。

電容是一個(gè)阻抗器件，根據(jù)公式 1/2πfC , 可以看出容抗是隨著頻率變化而變化的。

在輸入直流信號(hào)的情況下，由于電容隔直通交的特性，整個(gè)回路的阻抗達(dá)到 10 Mohm，幾百伏電壓加載在回路中也只能引起極小的回路電流，對(duì)探頭和示波器并無(wú)影響。

在輸入交流信號(hào)的情況下，輸入信號(hào)頻率較低時(shí)pf級(jí)的電容表現(xiàn)出極大的電抗，對(duì)于整個(gè)回路的阻抗影響并不大，然而隨著頻率的增加，每個(gè)電容的電抗都會(huì)隨著減小，從而引起兩個(gè)并聯(lián)電路的阻抗降低，使得整個(gè)電路的阻抗降低。如果這時(shí)再加載高壓信號(hào)到回路中，測(cè)試回路電流會(huì)隨之變大，從而會(huì)引起測(cè)試不準(zhǔn)確，甚至有損壞探頭和示波器的風(fēng)險(xiǎn)。

下圖是N287X系列探頭阻抗隨頻率的變化曲線。

因此在使用電壓探頭時(shí)，無(wú)論是單端無(wú)源探頭還是有源差分探頭都需要對(duì)所要測(cè)試信號(hào)特征有所了解(特別是高壓高頻的信號(hào))，根據(jù)信號(hào)的頻率幅度結(jié)合探頭的降額曲線指標(biāo)來(lái)選擇一款適合的探頭來(lái)精確測(cè)試待測(cè)物，同時(shí)避免探頭和示波器損壞。

但是，高帶寬的示波器電壓探頭卻沒(méi)有這個(gè)指標(biāo)，這又是為什么呢?

通常來(lái)講，高帶寬電壓探頭都是測(cè)試高速的低壓信號(hào)，所以也就沒(méi)有降額曲線這個(gè)指標(biāo)。以113X系列探頭為例，其最大測(cè)試電壓動(dòng)態(tài)范圍只有+/-2.5V.

審核編輯：湯梓紅