示波器測量的中心議題：
- 波形再現性不理想
- 無(wú)法正確觀(guān)測波形
示波器測量的解決方案：
- 了解探頭種類(lèi)和各種探頭之間的差別
- 注意探頭種類(lèi)的選擇
- 探頭電容測量帶寬
目前，數字家電技術(shù)的高速發(fā)展使與此對應的電子回路速度日益加快，對觀(guān)測波形信號的示波器和探頭的要求也越來(lái)越高，因此示波器的采樣速率和探頭模擬帶寬也得到了飛速發(fā)展。但是，不少示波器在實(shí)際測量過(guò)程中卻出現了波形再現性不理想或無(wú)法正確觀(guān)測波形等現象。問(wèn)題究竟在哪里？原因在于隨著(zhù)被測信號頻率的加快，探頭的重要性也更加突出，如果探頭性能不佳，就可能導致無(wú)法正確完成測量，本文將重點(diǎn)介紹幾點(diǎn)測量高速信號時(shí)需要注意的探頭選擇和使用問(wèn)題。
一、電壓探頭的主要種類(lèi)
探頭是電壓傳感器的一種，用戶(hù)應根據被測對象電壓值、輸出阻抗、電壓頻率選擇相適合的電壓探頭。目前示波器所使用的探頭種類(lèi)非常多，探頭不同，其輸入阻抗（電阻值、電容值）或模擬帶寬也有很大差別，在準備測量之前，用戶(hù)需要充分了解探頭種類(lèi)和各種探頭之間的差別。一般在高頻測量中被經(jīng)常使用的探頭大致分為以下三種:
二、高頻測量時(shí)需要注意的問(wèn)題
負荷效應
當探頭與被測量回路相連接，探頭的輸入阻抗將對被測系統產(chǎn)生影響。這種現象稱(chēng)為負荷效應。例如：在測量反饋回路時(shí)，探頭阻抗會(huì )改變回路內電壓相位，結果使回路動(dòng)作發(fā)生變化，在震動(dòng)回路中可能改變震動(dòng)頻率，更為嚴重時(shí)出現震動(dòng)停止等情況。因此測量時(shí)要考慮到探頭可能產(chǎn)生的負荷效應，特別是在測量靜電容量等敏感電路時(shí)，更需要注意探頭種類(lèi)的選擇。
探頭電容測量帶寬
在測量100MHz以上高頻波形成分時(shí)，信號源阻抗和探頭電容容量形成低通濾波器，對測量結果產(chǎn)生顯著(zhù)影響。以50Ω回路為例（圖1），在終端測量信號波形時(shí)，信號源的等效阻抗為25Ω（50Ω并聯(lián)），這里因為回路內追加了探頭電容，形成的低通濾波器截止頻率為 fc＝1/2πRC。如果使用14pF的無(wú)源探頭截止頻率則為 fc＝455MHz，輸入容量為0.9pF的截止頻率則為 fc＝7GHz。
測量高輸出阻抗回路時(shí)，負荷效應會(huì )更加明顯，所以推薦使用輸入電容較小的有源探頭/FET探頭。
因電感而產(chǎn)生共振
在使用探頭觀(guān)測波形信號時(shí)必然用到同軸電纜，因為探頭是通過(guò)同軸電纜傳輸被測信號電纜必然存在電感，電感存在就會(huì )與探頭輸入電容產(chǎn)生共振。如果共振頻率在示波器模擬帶寬以外不會(huì )對波形觀(guān)測產(chǎn)生影響；但如果阻抗或電容較大，發(fā)生共振時(shí)，示波器可能觀(guān)測到被測信號本來(lái)沒(méi)有的紋波或震鈴。
1～2cm長(cháng)度電纜的電感值約為10nH，上文介紹三種探頭的共振頻率如表1顯示。
此外，除了探頭輸入端中存在的電感，還需要注意探頭地線(xiàn)中電感所產(chǎn)生的影響。
那么，使用探頭測量時(shí)，如何抑制共振的產(chǎn)生呢？
首先在使用示波器確認輸入信號時(shí)，建議所使用探頭輸入端和地端盡量短。如果對被測信號再現性有更高的要求，則需要將探頭輸入端與被測端直接相連，使用較粗的銅線(xiàn)與探頭地端相連以盡量減小地線(xiàn)電感的影響，如果探頭輸入端無(wú)論如何無(wú)法直接連接到被測端時(shí)，則在探頭輸入前端附加50～100Ω的電阻，以防止共振產(chǎn)生。在該情況下，因附加電阻，測量系統模擬帶寬將被降低，以抑制因共振而產(chǎn)生的震鈴，使被測波形接近原始波形。
電纜特性
一般在測量時(shí)，通過(guò)同軸電纜將被測信號傳輸到示波器，電纜因具有柔軟性和高頻特性目前被廣泛選用。但是，在實(shí)際使用過(guò)程中，即使電纜存在很小的彎曲，該彎曲部分導電體也會(huì )被損壞，使其電感值發(fā)生變化，影響電纜的傳導特性/反射特性，以至于不能正確觀(guān)測波形的高頻成分，這是影響高頻波形觀(guān)測的一個(gè)因素，所以在使用同軸電纜觀(guān)測時(shí)，盡量使電纜不要彎曲，才可以最大限度再現被測波形。
觀(guān)測高頻信號時(shí)，需要選擇合適的探頭，更需要掌握正確使用探頭的方法。希望本文能夠為讀者在高頻測量時(shí)提供幫助。
