【導讀】探頭是我們觀(guān)測波形的第一步，它是連接被測設備與示波器輸入端的電子部件，工程師每天都會(huì )使用它捕獲波形，進(jìn)行測試分析。但是你了解探頭的那些重要參數嗎？
帶寬
在我們選擇探頭時(shí)，首先要看的參數就是帶寬，探頭和示波器的帶寬定義是一樣的。如圖1所示，帶寬所指的頻率是正弦波信號衰減到-3dB（即高頻處增益下降到0.707）時(shí)的頻率。
圖1 -3dB衰減示意圖
那么如果我們如何根據被測信號的頻率來(lái)選擇合適帶寬的探頭呢？
以1MHz的方波為例，由于1MHz的方波是由1MHz、3MHz、5MHz、7MHz......等正弦波疊加而成，想要得到較為完整的方波信息，最少需要5次諧波分量，而且如果想要獲得更加準確的信息，就需要能夠測量到更多的諧波分量。所以選擇示波器和探頭帶寬時(shí)至少要選擇被測量方波信號的5次諧波頻頻率以上的帶寬。
阻抗匹配
探頭輸入阻抗相當于在被測電路上并聯(lián)了一個(gè)電阻，對被測信號有分壓和增加負載的作用，選擇不當會(huì )影響被測信號的幅度和直流偏置。探頭的輸入阻抗要與所用示波器的輸入阻抗匹配，以減小對被測電路的負載作用。另外還需要注意輸入阻抗會(huì )隨著(zhù)頻率的增加而下降。
例如我們在用探頭 X10 檔測量信號，隨信號頻率增加，容性負載影響越明顯，造成探頭與示波器的阻抗不匹配，影響測量結果。為了消除這種影響，我們需要通過(guò)探頭端的可調電容進(jìn)行補償調節，消除低頻或高頻增益。如圖2所示：
圖2 探頭補償調節
探頭衰減比
在使用示波器探頭的時(shí)候，都會(huì )看到上面有標注衰減系數，典型的衰減系數是1X、10X和100X。衰減系數指的是探頭信號幅值的衰減比例，例如1X的探頭就沒(méi)有對信號進(jìn)行衰減，而10X的探頭就會(huì )將信號幅值降到原本的1/10。需要注意的是在使用探頭的時(shí)候，需要根據探頭的衰減系數在示波器上設置好對應的比例，才能得到真實(shí)的數值，如圖3所示。
圖3 探頭比率設置
有的探頭上面有1X/10X或50X/500X這樣的可選檔位，在我們測試的時(shí)候檔位的選擇會(huì )對測試有什么影響呢？
我們以ZP1500D高壓差分探頭為例，圖4為其參數配置，一般來(lái)說(shuō)不同的檔位對應的帶寬是不同的。ZP1500D的X50檔配合5MHz帶寬，適合測量低頻信號，而X500檔位配合100MHz帶寬，高速信號測量必選。
圖4 ZP1500D參數圖
上升時(shí)間
上升時(shí)間指的是測量信號上升沿（10%~90%）時(shí)的最短時(shí)間，我們可以把這個(gè)參數理解為對上升沿測試的靈敏度，上升時(shí)間越短，靈敏度越高，那么對于被測信號的還原度就越高。
在測量脈沖信號上升時(shí)間或下降時(shí)間時(shí)，為了保證合理的精度，探頭和示波器的總上升時(shí)間應該比被測脈沖塊3~5倍。對上升時(shí)間比被測脈沖快3倍的示波器/探頭組合，預計可以測量5%誤差范圍內的脈沖上升時(shí)間。具體我們可以參考圖5被測信號上升時(shí)間相對于測量系統的測試誤差關(guān)系曲線(xiàn)圖。
圖5 被測信號上升時(shí)間相對于測量系統的測試誤差關(guān)系曲線(xiàn)圖
總結
為了保證獲得更好的精度，使用的探頭需要對于電路的影響降低到最小，所以就需要了解探頭相關(guān)參數的概念，這樣我們在選擇探頭的時(shí)候就會(huì )更加準確。而如果探頭選擇錯誤，就會(huì )導致波形失真，從而導致測試數值有偏差。
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