概述：
本文旨在协助读者对常用的示波器探头树立一个根本知道。此外，咱们经过一系列的比如阐明探头的不正确运用怎么影响丈量的成果。
了解勘探问题
留意!衔接示波器和待测物会给被测波形带来失真。
示波器上应该贴上上面相似的正告标签吗？或许是的。示波器同其它丈量仪器相同，受制于各种丈量问题——明显，示波器和待测物的衔接会影响到丈量，运用者了解这样的影响是十分重要的。跟着示波器技能的开展，衔接示波器和待测物的东西和技能现已变得十分老练。
前期的示波器，丈量带宽只要几百KHz数量级，常运用电缆衔接电路。现代示波器运用各种衔接技能以最小化丈量误差。运用者应该了解示波器自身以及示波器衔接电路的各种办法的特性和约束。
考虑示波器衔招待测电路的方法怎么影响丈量，待测电路能够等效为包括内置电阻和电容的戴维宁等效电压源。相同，示波器输入电路和衔接部分能够被等效为负载电阻和旁路电容。该模型如图1所示。当示波器衔接信号源时，示波器的负载效应会减小丈量到的电压。低频的损耗取决于电阻比率Rs和Ro。关于高频时的损耗，Cs和Co成了首要因素。别的一个影响是体系带宽因为示波器的容性负载而变小，这也会影响到动态时间量的丈量，如脉冲上升时间Risetime。
图1 包括信号源和示波器的简略丈量模型
示波器的规划者需求从两个方面下手来削减负载效应的影响:
- 高阻探头，运用有源和无源电路来削减负载效应，这些电路包括补偿衰减器或许低容值场效应晶体管缓冲放大器。
- 关于高频运用的直接衔接，示波器的输入电路选用50ohm的内部端接。在这些场合，示波器输入电路被规划成常数的50ohm负载阻抗。低电容的探头被规划为50ohm端接来削减负载效应。
怎么挑选适宜的探头
一般，探头能够被分红三大类。1、无源高阻探头；2、无源低阻探头；3、有源探头。
针对特定运用挑选特定探头，这些探头的长处和缺陷都需求被细心考虑。表1给出了三种探头以及它们合适的频响规模和输入电压。
表1 探头类型，以及它们合适的频响规模和输入电压。
不幸的是，工程师仅仅知道探头的首要电气特性（频率规模和最大输入电压），还不足以针对特定运用挑选正确的探头。实际上，其它的探头特性（如等效电容、阻抗以及带宽）都对探头的全体特性发生极大的影响。例如，探头的等效阻抗是其输入频率的函数。图2提醒了探头的这种效应。
图2 探头等效阻抗是输入频率的函数。探头的动态特性使它们合适于不同的运用。表2给出了不同类型的信号及相适应的典型探头
高阻探头
- 概述
高阻（Hi-Z）探头是常用的示波器探头。它具有10：1 （X10）和100：1（X100）的衰减系数和350MHz的带宽。
表2 常用的探头类型以及其运用
有必要指出，关于带宽为350MHz的高阻探头，其信号的输入频率一般小于50MHz。因为负载电容效应，这些探头表现出糟糕的高频特性。如图3所示，考虑典型的X10探头。
图3：典型的X10，高阻探头
300MHz带宽示波器的输入阻抗包括1Mohm的电阻和15pF的并联电容。运用同轴电缆和X1探头直接衔接示波器和待测电路意味着添加了额定的容性负载。关于同轴电缆，约50pF/m.输入的总电容为65pF。示波器的输入阻抗以R2和C2表明。示波器和电缆的电容以C2表明。高阻抗探头串连一个大电阻R1阻隔示波器和待测电路。R1和R2组成了一个分压电路。示波器的输入电阻为1Mohm，关于X10 probe，R1为9Mohm, 关于X100 probe, R1为99Mohm。C1为可调电容，调理C1的值，使R1C1的乘积等于R2C2。经过补偿探头，使得探头在所有频率都有相同的衰减值。因而，在运用高阻无源探头前，需求运用1kHz的方波来调理C1，以取得最优的补偿值。典型的X10探头的输入阻抗具有10M的电阻和15pF的并联电容。15pF电容部分的来历于C1和C2，部分的来历与探头针到地的寄生电容Ctrip。
如前所述，高阻探头适用于信号频率低于50MHz的场合。这些探头相对廉价，因为它们只运用无源器材。别的，他们有十分宽的动态规模。其最小电压起伏取决于探头的衰减因子和示波器的笔直灵敏度。衰减因子为高电压输入信号供给了便当，如10：1衰减无源探头支撑最高600V输入电压。一起，这些探头供给许多种附件，如可变长度电缆选件、各种探头前端、适配器、衔接地线。
- 高阻探头怎么影响丈量
图4核算带宽和上升时间的丈量体系
当示波器被用来丈量电路或器材，需求估量丈量仪器怎么影响待测电路。大多数情况下，能够树立示波器的输入模型（包括探头），并量化负载效应和信号误差。测验人员关于待测电路的常识加上示波器厂家供给的仪器和探头的规格书，能够树立整个测验体系的模型。考虑测验体系的简化模型，如图4所示。示波器和高阻探头被简化为等效并联RC电路。相同的，待测电路能够被简化为戴维宁等效模型。假如待测电路的源电阻，Rs，约为50Ohm,当运用传统的10：1高阻探头，则有理由疏忽探头10MOhm电阻，Ro。这样，体系的等效电路包括有串连电阻，Rs，和并联电容（该电容的值可认为是源电容Cs和探头输入电容Co之和。从这个简略的模型中，咱们能够估量示波器对信号上升时间的影响。由电路剖析常识可知，RC电路对应阶跃输入的呼应，其上升时间Tr有如下公式:
如下比如供给了一些典型的参数值，能够很好的解说适用高阻探头对丈量成果带来的影响。
如：Rs=50Ohm， Cs=9pF，Co=15pF
则信号源的上升时间Trs为：
- （50）（9 10-12）=1ns
信号源和整个体系的上升时间tros为：
- （50）（24 10-12）=2.6ns
因为探头带来的额定的电容效应，使得体系的上升时间添加了160% 。额定的电容效应相同也会使负载添加，尤其在高频时分。负载阻抗的容性部分与频率成反比，如下面公式所示：
在这里，容性阻抗Xc（单位Ohm）同频率f（单位Hertz） 和电容C（单位Farads）的积成反比。运用之前的比如做一个简略核算可知，当频率为100KMHz时分，24pf电容
将添加的负载阻抗为:
明显，当频率高于数千赫兹，容性负载成为首要因素。探头10MOhm的输入阻抗仅仅作业在直流时的阻抗。根据以上两个比如的评论能够知道，花力气下降示波器探头的输入%&&&&&%是十分有必要的。
