下面，我們來看看為什么探頭使用方法不同觀測到的波形會(huì)發(fā)生不同？

這是探頭的基本構(gòu)造和原理決定的。

探頭是用來從被測量對象身上拾取信號(hào)傳送到示波器的工具，主要由探頭頭部、電纜、校正盒組成。探頭被用來連接被測量電路與示波器，為了實(shí)現(xiàn)精確測量，對探頭的要求非常之高。

判斷探頭是否適用，有如下3個(gè)基準(zhǔn)：

能夠滿足測量要求，精確復(fù)現(xiàn)波形的，就是理想中的探頭——

但是，“理想"的探頭，在現(xiàn)實(shí)中并不是真實(shí)存在，我們能做的就是無限接近“理想"。探頭或多或少都會(huì)對測量對象產(chǎn)生影響，因而也會(huì)影響到測量結(jié)果。探頭影響測量結(jié)果是不能絕對避免的，所以在此基礎(chǔ)上正確理解測量結(jié)果顯得尤為重要。

不同的探頭適用于不同的環(huán)境。選擇最合適的探頭是測量的第一步。

首先需要了解需要測量的信號(hào)。

電信號(hào)基本就是測量電壓或電流，頻率高或低、振幅多少、測量對象的輸出電阻高或低、差分是否需要通過絕緣來測量等。

理解了測量對象，就可以從種類豐富的探頭中做出選擇。

市場上有對應(yīng)測量高電壓、高速信號(hào)或用于多種場景的豐富的探頭類型。

對于電流探頭，因其可以進(jìn)行非接觸式測量，所以不會(huì)對測量對象產(chǎn)生過大的影響。

我們著重看看電壓探頭如何選擇——

規(guī)格

選擇電壓探頭時(shí)需要確認(rèn)的4種規(guī)格：

主要用途

以無源與有源探頭為例，我們簡要說明差分探頭的結(jié)構(gòu)和注意事項(xiàng)。

在示波器用探頭里，最為常用的便是無源探頭。無源探頭堅(jiān)固耐用，加之可以擴(kuò)展測量電壓的范圍，所以用途非常廣泛。

等效電路可按照R1、C2、R2、C2'(=Ccable+Cv+C2)表示。

除了Cv，其他均為定值。

在DC里，C的電阻無限大，因此此電路的衰減比由R2/(R1+R2)決定。

為了在高頻里獲得同樣的衰減比，需要將C1與C2’的電阻比與R2、R1的電阻比調(diào)成相同的數(shù)值。

C1：C2'=R2:R1→R1C1=R2C2'

通過適當(dāng)調(diào)整Cv，可以在DC到高頻中獲得正確的振幅。反之，未做適當(dāng)調(diào)整時(shí)，隨著頻率的變動(dòng)，振幅會(huì)時(shí)小時(shí)大，無法獲得正確的振幅。

無源探頭的作用便是分壓電壓，使其衰減至示波器的輸入范圍之內(nèi)，以及增加輸入阻抗，降低輸入電容。

可不使用高阻抗時(shí)，R1在450Ω時(shí)可被稱為無C1的電阻探頭。

使用10:1無源探頭 - 首先需要正確調(diào)整！

連接示波器與探頭，調(diào)整探頭上的可變電容器，使不同頻率下的增益穩(wěn)定。相位調(diào)整不正確時(shí)，振幅看起來會(huì)過小或者過大，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。

下圖是利用示波器的CAL輸出(1KHz方波)進(jìn)行調(diào)整的示例。

如果校正不正確，就會(huì)在錯(cuò)誤的波形振幅下進(jìn)行觀測。

如果你測試的信號(hào)振幅比預(yù)想的大，就嘗試用2根探頭觀測同樣的信號(hào)，2根探頭觀測到的信號(hào)振幅不同，那么你就需要校正探頭。

探頭校正，可使用方波來進(jìn)行調(diào)整，但如果調(diào)整不當(dāng)，測量方波時(shí)其影響會(huì)非常明顯。

可是這種影響，在測量更高方波頻率的波形時(shí)，卻不容易被人識(shí)別。正弦波亦是如此。

如上圖所示，校正不當(dāng)時(shí)，輸入小于1kHz的信號(hào)后其結(jié)果便顯而易見。頻率更快的信號(hào)和正弦波的觀測結(jié)果如圖所示，沒有明顯異常，但實(shí)際上振幅受到了影響，無法精確測量。

10:1無源探頭的構(gòu)成(數(shù)10MHz以上的等效電路示意圖)

這里展示的探頭系統(tǒng)為利用了示波器輸入電阻的分壓電路。高頻下的示波器輸入電阻，即使生產(chǎn)商相同，機(jī)器規(guī)格不同也會(huì)有所不同，因此探頭會(huì)根據(jù)機(jī)型進(jìn)行細(xì)致的調(diào)諧。也就是說，即便是同一個(gè)探頭，如果連接的示波器機(jī)型(輸入電阻)發(fā)生變化，1/10的分壓也會(huì)失衡，無法獲得正確的波形。

注意，在10MHz以上的頻率時(shí)，使用非指Ding的探頭無法保證其獲得正確的頻率特征。實(shí)際上根本不能使用！

上面的探頭等效電路是低頻而阻抗較大的情況。隨著頻率升高，阻抗也同時(shí)減少。在阻抗減少的過程中通過匹配RC的時(shí)間常數(shù)，把衰減維持在一定水平上。

頻率越高阻抗越小，此時(shí)顯現(xiàn)電感元件造成的影響，在共同的影響作用下阻抗增大，隨頻率發(fā)生變化。不管是窄頻還是寬頻，示波器因阻抗之間分壓的存在，采用了可盡量能控制阻抗變動(dòng)的設(shè)計(jì)。

有電線就必有電阻、電感、電容，但是線材性能與部件的電容占主導(dǎo)地位，因此此處略過。

同軸電纜在高頻下可視作傳輸線。示波器的輸入端為高阻抗端，因此可被視作開路，探頭終端會(huì)發(fā)生全反射，會(huì)發(fā)生波長相當(dāng)于電纜長度1/4的諧振。

C=300000000m/s f=v/λ v=c/ √電容率 電容率=2.2

電纜長1.5m時(shí)，以33.3Mhz進(jìn)行諧振。

電纜長1m時(shí)，以50MHz進(jìn)行諧振。

（未完待續(xù)）