選擇探頭時，還需要考慮測試信號的電壓，一方面要保證測試電壓不要高于探頭的最大輸入電壓，另一方面也要保證探頭輸出的信號在示波器的可測量范圍內(nèi)。這需要測試者根據(jù)測試信號的電壓來選擇探頭。比如要測量600Vpp的電壓信號，就需要選擇耐壓值超過600Vpp的探頭，而一般示波器最大測量電壓是80V，所以需要選擇一個衰減比大于8的探頭。而如果需要測量的信號是10mVpp的電壓信號，則就需要采用無衰減的探頭進(jìn)行測量。

6、地線的影響

傳統(tǒng)的使用習(xí)慣上，示波器的接地方式就是那根長長的接地夾線。這種接地方式，確實是一種簡單方便的接地方式，但是卻并不是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、?zhǔn)確的接地方式。

圖8 接地夾線示意圖

由于地夾線比較長，其會形成一個寄生電感Lgnd，隨著夾線的增長，這個電感也會增大，而這個回路電感會和示波器探頭的輸入電容Cin產(chǎn)生諧振。這就導(dǎo)致示波器的幅頻特性變得不平坦，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。下圖為使用接地夾時的等效電路。

圖9 接地夾線等效電路圖

下圖為用該等效電路仿真出的頻譜特性曲線：

圖10 頻譜特性曲線

可以看出，在60MHz以上的頻率，幅度已經(jīng)產(chǎn)生了超過3dB的過沖，而到達(dá)100M左右時，過沖到最大幅度。所以如果采用地夾，測量超過60MHz的信號就會產(chǎn)生比較大的失真。正確的方式應(yīng)該是采用接地彈簧。接地彈簧具有非常小的電感，可以大大提升探頭的帶寬。

圖11 接地彈簧示意圖

而且使用彈簧，也會減小接地環(huán)路面積，大大較小空間噪聲的輻射干擾。

7、補償電容的調(diào)節(jié)

對于10×無源探頭，其等效模型如下圖所示。

圖12 探頭等效電路

其中C1和Cline1是示波器和通訊電纜的寄生電容，是無法去除的。由于R2的原因，勢必會產(chǎn)生一個低通濾波器，這就導(dǎo)致探頭無法通過高頻信號。為了提高探頭帶寬，探頭中會加入C2，來進(jìn)行補償。

計算可得該系統(tǒng)的零點：

系統(tǒng)極點為：

只有使得這兩個點重合，才能讓探頭帶寬得以平坦。而示波器的輸入電容C1和通訊電纜的電容Cline1都有一定的變化范圍，所以必須加入一個可調(diào)電容Cadj來進(jìn)行匹配。實際使用時，需要通過這個可調(diào)電容來將探頭帶寬調(diào)節(jié)平坦。具體方式是將探頭鏈接到示波器的校準(zhǔn)片上，然后通過調(diào)節(jié)探頭補償裝置上的調(diào)節(jié)器，將方波調(diào)節(jié)平坦。下圖為調(diào)節(jié)圖例。當(dāng)屏幕上的波形變?yōu)榉讲〞r，表示探頭調(diào)節(jié)成功。

圖13 探頭補償示意圖

8、探頭的負(fù)載效應(yīng)

前文提到過，探頭都是具有輸入電容和輸入電阻的，這就導(dǎo)致其并不能當(dāng)成一個阻抗無窮大的設(shè)備，其測量時的等效模型如下圖所示。

圖14

根據(jù)電路知識可知，對于直流信號而言，與未接入探頭前相比，Vout會有所下降，因為現(xiàn)在的負(fù)載不再是RL，而是RL與Rin并聯(lián)后的電阻，這勢必小于原來的電阻RL。而對于交流信號而言，還需要在并聯(lián)上一個電容Cin產(chǎn)生的阻抗。而這個阻抗會隨著頻率的增加而逐漸減小。這就是有些情況下探頭點上去，電路無法正常工作的原因。在使用探頭測量時，需要評估探頭的負(fù)載效應(yīng)對被測試系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。比如一般的1×探頭，輸入電容高達(dá)150pF左右，如果接入到一個50Ω系統(tǒng)中，會產(chǎn)生一個40M左右的低通濾波器，如果被測信號接近或者高于這個頻率時，就會導(dǎo)致被測系統(tǒng)工作異常。進(jìn)行高頻測量時，探頭的輸入電容越小，對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也就越小。

總結(jié)

探頭在示波器測量系統(tǒng)中，至關(guān)重要。ZDS4000示波器具有很優(yōu)越的各項性能，同時標(biāo)配了性能優(yōu)異的無源探頭，但是探頭的使用上存在著很多需要注意的事項，為了能正確的發(fā)揮示波器的性能，使用者需要了解這些，才能即安全又準(zhǔn)確的得到測量結(jié)果。