是德示波器探测需要避免常见的陷阱（上）

　　理想情况下，所有示波器探头都应该是一根不会干扰被测设备的导线。当连接到您的电路时，输入电阻无限，电容和电感为零。这将准确地复制被测信号。但现实是，示波器探头会给电路带来负载效应。探头上的电阻、电容和电感元件可能会改变被测电路的响应。

　　每个电路都不一样，它们都有自己的电气特性。因此，每次检测设备时，都需要考虑示波器探头的特性，并选择对测量影响最小的探头。考虑的范围包括从示波器输入端到被测设备上特定连接点的完整连接，以及连接到测试点的任何附件或附加电线和焊接，以下就是德示波器为例和大家讲讲：

　　陷阱1-没有校准探头

　　探头在交付给您之前已经校准了，但它们没有校准示波器的前端。如果它们没有校准示波器的输入端，则无法得到测量结果。

　　示波器有源探头

　　如果您的有源探头没有校准示波器，您将看到垂直电压测量结果与上升顺序（以及一些可能的扭曲）之间的差异。大多数示波器都有参考或辅助输出功能，并配备指南来指导您完成探头校准。

　　图1显示通道1上的SMA电缆和适配器输入到示波器的50MHz信号。绿色痕迹是通过通道2上的有源探头输入到示波器的相同信号。请注意，通道1上的发生器输出为1.04VPP（伏特峰峰值），通道2上检测到的信号为965mV（毫伏）。此外，通道1与通道2之间的偏差高达3ms（毫秒），因此上升时间根本不能排成一行。

　　图1：发生器输出和检测到的信号。

　　如果我们校准探头，结果将大大改善。您可以在图2中看到适当范围和校准偏移的结果。范围现在改为972mVPP，偏移已经纠正，两个上升时间是一致的。

　　图2：经范围和偏移校准后。

　　示波器无源探头

　　可调节探头的可变电容器，使补偿与正在使用的示波器输入完美匹配。大多数示波器都有方波输出，可用于校准或参考。检查连接，检查波形是否为方形。根据需要调整可变电容器，以消除所有的下冲或过冲。

　　技巧：示波器可能具有调节探头补偿的功能，您也可以手动更改。

　　将探头校准到与示波器一致，以获得被测信号最准确的表示。

　　陷阱2-增加探头负载效应

　　只要探头连接到示波器并与您的设备接触，探头就会成为电路的一部分。探头对您设备的电阻、电容和电感负载效应会影响您在示波器屏幕上看到的信号。这些负载效应可能会改变被测电路的工作状态。了解这些负载效应可以帮助您避免为特定的电路或系统选择错误的探头。探头具有电阻、电容和电感特性，如图3所示。

　　图3：探头的基本电路。

　　为了接触到周围环境太窄的探测点，可能需要尝试添加长引线或电线。但是，为探头添加附件或探针会降低带宽，增加负载效应，导致频率响应不再平坦。

　　一般来说，探头的输入线或引线越长，带宽越大。窄带宽的测量可能不会受到太大影响，但在测量宽带宽时，特别是在1GHz以上时，需要仔细选择探头和附件。随着探头带宽的减小，您将失去测量快速上升时间的能力。图4显示了示波器显示的上升时间是如何随着附件长度的增加而减慢的。为了进行最准确的测量，最好使用尽可能短的探头。

　　图4：不同探头引线长度对应的探头负载效应。

　　探头的带宽和精度应尽可能短。

　　此外，最好使用较短的接地线，因为它们越长，引入的电感就越多。保持接地线尽可能短，尽可能靠近系统接地点，以确保可重复和准确的测量。

　　技巧：如果必须在探针上添加导线才能接触到难以到达的探测点，则最好为探针添加一个电阻，以减弱添加导线引起的谐振。添加长导线时，您可能无法解决带宽限制问题，但您可以平滑频率响应。为了确定要使用的电阻大小，可以检测到已知的方波，如示波器上提供的参考方波。如果电阻设置正确，您将看到一个干净的方波（除了其带宽可能有限）。如果信号发生振铃，请增加电阻大小。单端探头只需在探针处增加一个电阻。如果您使用差分探头，请为每根导线添加一个电阻。

　　图5：在探头上增加一个电阻，可以克服长探头连接引起的谐振，减少振铃和过冲。然而，它不能解决增加导线引起的带宽限制。

　　利用电阻抑制长探头引线引起的峰值。

　　陷阱3-未充分利用您的差分探头

　　很多人认为只有在检测差分信号时才使用差分探头。你知道在检测单端信号时也可以使用差分探头吗？这将为您节省大量的时间和金钱，并提高测量的准确性。最大限度地利用差分探头，获得**的信号保真度。

　　差分探头可以与单端探头测量相同，由于差分探头在两个输入端共模抑制，差分测量结果的噪声大大降低。这使得您可以看到被测设备信号的更好表示，而不会被检测到的随机噪声误导。

　　请查看下一页图6中的蓝色单端测量信号和图7中的红色差分测量信号。由于单端探头缺乏共模校正功能，蓝色单端测量结果的噪声远高于红色差分测量结果。

　　图6：单端测量

　　图7：差分测量

　　与单端探头相同类型的测量可以进行差分探头，但共模抑制功能显著降低了其噪声。