示波器探头测量理图解

示波器探头测量原理图解

在进行电子制作的时候，我们免不了要使用各种各样的测试仪器，而其中比较常用的的一种就是示波器了。使用示波器的时候，我们使用探头来测量时间、频率和电压值等物理量。但是你是否有想过，探头是如何测量这些物理量呢？

要想弄明白这个问题，我们就必须要先将示波器探头拆开，来看一看里面都有些什么东西。在连接示波器的一段，是一个BNC接口，如果你不用BNC接头而是直接用两根线将信号引入示波器的话，你会注意到信号发生失真，一个方波进去，显示出一个锯齿波！这是为什么呢？

示波器一般都是较高的输入阻抗，以降低对被测电路的影响。所以你会在探头BNC接口的后面看到一个1M欧姆的电阻或类似的电路。这

样有好处也有缺点，外部较小的电容值也会使得输入处形成一个滤波器，从而使得被测波形失真。如何解决这个问题就要看探头的处理方式了！

一般来说，示波器的探头都会用一个并联的可调电容器来抵消掉这部分线缆的影响。有些补偿电容器可以让我们自己调节，并选择最好的效果。示波器上都会有一个方波源，我们将探头钩在信号源上，并调节电容器以使得屏幕上显示出来的方波成为最标准的“方波”。电容量过大会使得探头形成低通滤波器，而相反则变成高通滤波器。因此要仔细调节才行。

未调整好的探头测试到的方波

而探头上一般还会有一个衰减器，对被测信号进行衰减。其倍数一般为10倍。1V的信号进去，显示出100mV。部分示波器可以自动识别探头的状态并显示正确的数值。

探头利用高阻抗的特性来保证电路不受到测量部分的干扰，但有些时候我们需要以低阻抗的测试方式来对某些电路进行测量。比如50欧姆阻抗的射频输出电路，对于有50欧姆阻抗测量功能的机器来说，这就是按一下按键的问题；但是对于普通的示波器来说，这时候探头就不适合测量了。你需要用BNC三通和50欧的末端电阻来进行匹配，并在另一端直接连接到50欧姆的输出端。

对于很多爱好者来说，这些内容都是非常简单却又很少去思考的问题。其实我们身边的测量仪器都是一样，日常使用时我们很少去注意他们的原理，但你想把他们用好？需要一番思考！

如何校准x10示波器探头

如何校准x10示波器探头 为了尽量减少对被测器件的容性负载，大多数探头使用一个X10（也称为10:1）衰减器。我们往往可以对它进行校准或补偿，以提高频率响应。下面以Pico公司的MI103（250 MHz）的探头为例介绍的校准技术。这些校准方法可以应用到任何可调的无源探头，但并不是这里介绍的所有的校准方法都是必须的。 有两种补偿的类型：低频补偿和高频补偿。校准按键通常设置在探头的两端，如图1所示。 图1：MI103探头微调器位置 低频补偿 低频补偿（LFC）需要在kHz范围内调整X10探头的频率响应。低频补偿必须在高频补偿（HFC）之前进行。 图2显示了一个典型的探头模型。Cp是在放置在探头尖端的耗散电容。R1是一个9MΩ的串行电阻，用来隔离电缆电容和被测设备的输入。其组成示波器的一个带有1MΩ输入阻抗的10:1 Rscope衰减器。 图2：示波器探头模型

Ccomp1是一个可变电容，组成探头低频补偿的调整部分。Cp是用来调整R1和Ccomp1的时间常数来匹配Cscope、Ccable和Rscope设定的时间常数。实际上，我们在高频段（100 kHz以上）有一个直流电阻分压器和一个电容分压器。Ccomp1置放在MI103探头的顶部实现微调，靠近衰减开关。Ccomp2和Rcomp是用在探头的高频补偿（HFC）部分，详细情况将在下一节讨论。 最简单的对探头进行低频补偿的方法是输入一个相对边沿变化较慢的方波，但重要的是，不能过冲。 图3显示的是如何通过波形判断低频补偿是否合理。低频补偿过多，探头的高频（HF）增益将会比它的低频（LF）增益高。低频补偿过少，高频增益将会低于低频增益。 图3：低频补偿 高频补偿 影响探头的高频率响应的两个不定因素：电缆阻抗以及示波器的输入阻抗。示波器的输入端通常不是一个理想的电容，它会带有一些串联电感使得电路不具有非线性。 图4显示了在示波器的输入端放置一个陶瓷芯片电容器时的典型特征。由于电容的串联电感在存在，阻抗在它开始再次增加之前会随着频率变化有一个微降的过程。最低阻抗点的频率就是电抗和容性阻抗相等时的共振频率。 图4：陶瓷电容器特性

示波器探头基础知识

示波器探头基础知识 示波器探头原理---示波器探头工作原理 示波器探头不仅仅是把测试信号判定以示波器输入端的一段导线，而且是测量系统的重要组成部分。探头有很多种类型号各有其特性，以适应各种不同的专门工作的需要，其中一类称为有源探头，探头内包含有源电子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。 我们将首先集中讨论通用无源探头，说明共主要技术指标以及探头对被测电路和被测信号的影响，接着简单介绍几种专用探头及其附近。 屏蔽 示波器探头的一个重要任务是确保只有希望观测的信号才在示波器上出现，如果我们仅仅使用一普通导线来代替探头，那么它的作用就好象是一根天线，可以从无线电台、荧光灯，电机、50或60Hz的电源的交流声甚至当地业余无线电爱好者那里接收到很多不希望的干扰信号，这类噪声甚至还能注入到被测电路中去所以我们首先需要的是屏蔽的电缆，示波器探头的屏蔽电缆通过探头尖端的接地线和被测电路连接，从而保证了很好的屏蔽。 一．探头构造图：

4. 一个探头，就算它只是简单的一条电线，它也可能是一个很复杂的电路。a）对于DC 信号( 0 Hz 频率)，探头作为一对导线与一系列电阻，就向一个终端电阻一样。 b) AC 信号的特性变化是因为：电线具有分布电感(L)，电线具有分布电容(C)。分布电感反作用于AC信号，在信号频率增加时，阻止AC信号通过。分布电容反作用于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC信号电流通过的阻抗。这些反作用元件(L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一起，成为随信号频率不同而变化的探头阻抗。

示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》

示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》 作为一名专业的硬件设计及测试工程师，我们每天都在使用各种不同的数 字示波器进行相关电气信号量的量测。与这些示波器相配的探头种类也非常多，包括无源探头(包括高压探头，传输线探头)、有源探头（包括有源单端探头、 有源差分探头等），电流探头、光探头等。每种探头各有其优缺点，因而各有 其适用的场合。其中，有源探头因具有带宽高，输入电容小，地环路小等优点 从而被广泛使用在高速数字量测领域，但有源探头的价位高，动态范围小，静 电敏感，校准麻烦，因此，每个工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。最常见的500Mhz 的无源电压探头适用于一般的电路测量和快速诊断，可 以满足大多数的低速数字信号、TV、电源和其它的一些典型的示波器应用。本文我们将集中讨论无源电压探头的模型和参数设定以及使用校准原理。一、10 倍无源探头的模型以及输入负载设定图1.探头原理图图1 是工程师常用的10 倍无源电压探头的原理图，其中，Rp (9 MΩ)和Cp 位于探头尖端内，Rp 为探头输入阻抗, Cp 为探头输入电容, R1 (1 MΩ)表示示波器的输入阻抗，C1 表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组合值。为了精确地测量，两个RC 时间常量（RpCp 和R1C1）必须相等；任何不平衡都会带来测量波形的失真,从来引起使一些参数如上升时间、幅度的测量结果不准确。因此，在测量前需要校准示波器的探头的工作以保证测量结果的 准确性。从探头的信号模型我们可以分析，对于信号的DC 量测，输入容性Cp 和C1 等效为开路。信号通过Rp 和R1 进行分压，最终示波器的输入为：Vout=[R1/Rp+R1]*Vin=1/10* Vin 示波器输入信号衰减为待测输入信号的1/10。对于较高频率的输入信号,容抗对于信号的影响会大于阻抗。例如，一个

示波器如何校正波器校准步骤

示波器如何校正波器校准步骤

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示波器如何校正?示波器校准步骤 示波器与其它仪器一样（如万用表等），在使用之前都必需要先对其进行校正。而所谓对示波器的校正，是将示波器的原来波形在测试之前正确调试出来。也就是说，校正出来的波形要与示波器本身所设定的参数一致（这些参数通常会在校正的测试点标志出来）。以GW GOS-602示波器为例(左图)：在其面板的左下角就是要求校正波形的参数，如电压值为2V、频率是1KHz等(右图)，就是要求示波器的校正波形（或正、余弦波、方波）的电压峰峰值为2V、频率为1KHz。但示波器通常不能直接显示波形的频率，而是根据频率与周期的转换（T=1/f）来将频率化为周期，再用周期波表示频率（频率1KHz的等效周期为1mS）。 在校正波形过程中，为了方便观察波形，应首先将波形的中心位置调节好，这就要将输入之间的连接模态信号的开关拨到GND位置上(左下图)。这时若正常接通电源，应该能够显出一条水平亮线；如果没有显示，那就要上下调节POSITION、DC BALT和INTER了。其中，POSITION是波形上下调节按钮(中图)，DC BAL是水平亮线的中心调

整，INTER是亮度调整，如果现出亮线不平衡（相对于X轴）时，则要用无感螺丝刀调节在FOCUS附近的TEACE ROTATION(右下图)，之后通过FOCUS的调节把会聚调至最佳状态。 第一步工作完成后，将GND转换为AC挡(图a)；在输入校正波形时，要把衰减或扩大按钮调到原始位置上，如果拨错了会严重影响被测波形数值的准确性；对输入踪道的选择，完全操纵在MODE选择键上(图b)；调试出来的波形如果是闪烁不定的，那就要考虑到同步功能键，即LEVEL（水平同步调节）(图C)和TRIG. ALT、ALT.CHOP(图d)。 图a 图b 图c 图d 而通常需要校正的主要是电压峰峰值和周期数的调节，这也是我们对波形的测试内容。这些调节由按钮VOLTS/DIV、TIME/DIV、SWP.VAR，VOLTS/DIV共同配合完成，各按钮上的标志指向哪一个数值，表示这一数值就是显示屏的坐标轴上每一格的单位数值。横坐标表示周期，纵坐标表示电压幅值，例如：VOLTS/DIV白色指定点拨在1V(左下图)，即表示纵坐标的每一小格的电压幅值为2V；在TIME/DIV上将指定点

示波器探头原理

示波器探头原理 示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用围，使得示波器可以在线测试和分析被测电子电路，如下图： 图1 示波器探头的作用 探头的选择和使用需要考虑如下两个方面： 其一：因为探头有负载效应，探头会直接影响被测信号和被测电路； 其二：探头是整个示波器测量系统的一部分，会直接影响仪器的信号保真度和测试结果 一、探头的负载效应 当探头探测到被测电路后，探头成为了被测电路的一部分。探头的负载效应包括下面3部分： 1. 阻性负载效应； 2. 容性负载效应； 3. 感性负载效应。 图2 探头的负载效应 阻性负载相当于在被测电路上并联了一个电阻，对被测信号有分压的作用，影响被测信号的幅度和直流偏置。有时，加上探头时，有故障的电路可能变得正常了。一般推荐探头的电 . .

阻R>10倍被测源电阻，以维持小于10%的幅度误差。 图3 探头的阻性负载 容性负载相当于在被测电路上并联了一个电容，对被测信号有滤波的作用，影响被测信号的上升下降时间，影响传输延迟，影响传输互连通道的带宽。有时，加上探头时，有故障的电路变得正常了，这个电容效应起到了关键的作用。一般推荐使用电容负载尽量小的探头，以减小对被测信号边沿的影响。 图4 探头的容性负载 感性负载来源于探头地线的电感效应，这地线电感会与容性负载和阻性负载形成谐振，从而使显示的信号上出现振铃。如果显示的信号上出现明显的振铃，需要检查确认是被测信号的真实特征还是由于接地线引起的振铃，检查确认的方法是使用尽量短的接地线。一般推荐使用尽量短的地线，一般地线电感=1nH/mm。 . .

图5 探头的感性负载 二、探头的类型 示波器探头大的方面可以分为：无源探头和有源探头两大类。无源有源顾名思义就是需不需要给探头供电。 无源探头细分如下： 1. 低阻电阻分压探头； 2. 带补偿的高阻无源探头（最常用的无源探头）； 3. 高压探头 有源探头细分如下： 1. 单端有源探头； 2. 差分探头； 3. 电流探头 最常用的高阻无源探头和有源探头简单对比如下： 表1 有源探头和无源探头对比 低阻电阻分压探头具备较低的电容负载（<1pf)，较高的带宽（>1.5GHz），较低的价格， . .

一文看懂示波器标配的探头

一文看懂示波器标配的探头 示波器标配探头看似简单，却是测量领域的高频问题，而网上的资料又太过零散。此次我们将有关示波器标配探头的内部培训资料公开到微信平台上，大家可以收藏日后自查。 本文所述主要针对100M带宽~500M带宽示波器标配的探头，受限于篇幅，本文内容不涉及有源探头。从问题的角度切入，简单回答一下工程师最常问到的一些问题。 1、不同品牌的探头可以互相用么？ 一般分专用接口和通用接口。如果是标准的BNC接口，并且带宽差别不大是可以的，但如果是专用接口（只要它在官网上的接口写的是乱七八糟的英文名字，则一般是专用接口），探头必须和示波器绑定，不同互相用的。 Tip：还是不建议买专用接口的探头，对于普通探头而言，一是没必要，因为本来就不需要供电；二是买以后更换示波器无形之中增加了替换成本（探头也要全换掉）。 2、同一品牌不同带宽的示波器探头可以互相用么？ 不能，不同示波器标配的探头即使外形相似，但是带宽可能不同，这也大大影响探头的性能和成本。高带宽示波器的探头在低带宽示波器上无法发挥价值，低带宽示波器的探头也无法充分发挥高带宽示波器的性能。 Tip：如ZDS2024Plus示波器标配的探头ZP1025Sa，其带宽最大为250M。而ZDS4054Plus 示波器标配的探头ZP1050，其带宽约为600M。如果使用ZP1025Sa连接500M带宽的示波器，则示波器的带宽只能在250M左右。所以，不要在淘宝上随便买一根就行哦，一定要留意探头参数。 以ZP1025Sa为例，其具体参数如下：

3、为什么有些示波器标配的探头档位可调，有什么分别？ 一般对于低带宽示波器（如200M带宽）来说标配探头档位可调，X1档和X10档主要有三个区别： 衰减区别：X1档位下信号不衰减，X10档位信号衰减为原来的1/10，因此此时需要在对应通道补偿衰减比例 带宽区别：X1档位由于没有电容补偿，带宽较小（10M左右），主要针对低频信号测量，而X10档位引入了电容补偿，带宽较大（大于200M） 耐压区别：X1档位最多耐压150VRMS，X10档位最多耐压300VRMS 4、如果示波器标配探头中没有可调档位，那么衰减比例是多少？ 一般来说默认X10档位衰减，具体可以留意探头底部的圆形标签，也可以查阅探头包装中的datasheet。 Tip：探头包装里面的datasheet还是很重要的，可以拍照之后留在手机/电脑里，很多同学收到货之后马上就扔了。 5、示波器标配探头什么时候要调节补偿电容呢？ 所有的示波器都会设置校准信号输出端子，用于调节补偿电容。如果需要精确测量示波器的幅值，电容是一定要补偿良好的。留意以下三种情况一般需要调节补偿： 1、新示波器刚刚开箱时一定要调； 2、非标配示波器探头混用时一定要调； 3、更 换通道时需要重新调。 6、如何进行补偿电容调节？ ◆首先将探头的信号输出端与接地端连接到示波器前面板的校准信号输出端和接地端。 ◆然后将探头衰减档位切换开关拨到×10档；调节示波器，使屏幕上显示2~3个信号周 期，并且使得信号幅值占据2至6格的垂直刻度。 ◆最后用随探头附带的调节棒调节低频补偿调节孔，直到方波顶部最平坦，此时的探头就 是经过低频补偿的。如下图所示。

示波器探头的详细使用

别看一个示波器探头很简单，其实还是很有讲究的。以下是 圈圈使用示波器探头的一点小经验，供大家使用时参考一下。 首先是带宽，这个通常会在探头上写明，多少MHz。如果探头 的带宽不够，示波器的带宽再高也是无用，瓶颈效应。 另外就是探头的阻抗匹配。探头在使用之前应该先对其阻抗 匹配部分进行调节。通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容，有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调 节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话，测量到的波 形将会变形。调节示波器探头阻抗匹配的方法如下：首先将示波 器的输入选择打在GND上，然后调节Y轴位移旋钮使扫描线出现在示波器的中间。检查这时的扫描线是否水平（即是否跟示波器的 水平中线重合），如果不是，则需要调节水平平衡旋钮（通常模 拟示波器有这个调节端子，在小孔中，需要用螺丝刀伸进去调节。数字示波器不用调节）。然后，再将示波器的输入选择打到直流 耦合上，并将示波器探头接在示波器的测试信号输出端上（一般 示波器都带有这输出端子，通常是1KHz的方波信号），然后调节 扫描时间旋钮，使波形能够显示2个周期左右。调节Y轴增益旋钮，使波形的峰-峰值在1/2屏幕宽度左右。然后观察方波的上、下两边，看是否水平。如果出现过冲、倾斜等现象，则说明需要调节 探头上的匹配电容。用小螺丝刀调节之，直到上下两边的波形都 水平，没有过冲为止。当然，可能由于示波器探头质量的问题， 可能调不到完全无失真的效果，这时只能调到最佳效果了。 另外就是示波器上还有一个选择量程的小开关：X10和X1。 当选择X1档时，信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时，信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此，当使用示波器的X10 档时，应该将示波器上的读数扩大10倍（有些示波器，在示波器 端可选择X10档，以配合探头使用，这样在示波器端也设置为X10 档后，直接读数即可）。当我们要测量较高电压时，就可以利用 探头的X10档功能，将较高电压衰减后进入示波器。另外，X10档 的输入阻抗比X1档要高得多，所以在测试驱动能力较弱的信号波 形时，把探头打到X10档可更好的测量。但要注意，在不确信号电压高低时，也应当先用X10档测一下，确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量，养成这样的习惯是很有必要的，不然，哪天 万一因为这样损坏了示波器，要后悔就来不及了。经常有人提问，为什么用示波器看不到晶振引脚上的波形？一个可能的原因就是 因为使用的是探头的X1档，这时相当于一个很重的负载（一个示 波器探头使用×1档具有上百pF的电容）并联在晶振电路中，导致电路停振了。正确的方法应该是使用探头的X10档。这是使用中应当注意的，即或不停振，也有可能因过度改变振荡条件而看不到 真实的波形了。 示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠的接了地（被测

力科示波器探头使用指南

示波器探头基础系列之五 ——示波器探头使用指南 美国力科公司 概述： 本文旨在帮助读者对常用的示波器探头建立一个基本认识。此外，我们通过一系列的例子说明探头的不正确使用如何影响测量的结果。 理解探测问题 注意!连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类似的警告标签吗？或许是的。示波器同其它测量仪器一样，受制于各种测量问题——显然，示波器和待测物的连接会影响到测量，使用者理解这样的影响是非常重要的。随着示波器技术的发展，连接示波器和待测物的工具和技术已经变得非常成熟。 早期的示波器，测量带宽只有几百KHz数量级，常使用电缆连接电路。现代示波器使用各种连接技术以最小化测量误差。使用者应该熟悉示波器本身以及示波器连接电路的各种方法的特性和限制。 考虑示波器连接待测电路的方式如何影响测量，待测电路可以等效为包含内置电阻和电容的戴维宁等效电压源。同样，示波器输入电路和连接部分可以被等效为负载电阻和旁路电容。该模型如图1所示。当示波器连接信号源时，示波器的负载效应会减小测量到的电压。低频的损耗取决于电阻比率Rs和Ro。对于高频时的损耗，Cs和Co成了主要因素。另外一个影响是系统带宽由于示波器的容性负载而变小，这也会影响到动态时间量的测量，如脉冲上升时间Risetime。 图1 包括信号源和示波器的简单测量模型 示波器的设计者需要从两个方面入手来减少负载效应的影响: a．高阻探头，利用有源和无源电路来减少负载效应，这些电路包括补偿衰减器或者低容值场效应晶体管缓冲放大器。 b．对于高频应用的直接连接，示波器的输入电路采用50ohm的内部端接。在这些场合，示波器输入电路被设计成常数的50ohm负载阻抗。低电容的探头被设计为50ohm端接来减少负载效应。 如何选择合适的探头 通常，探头可以被分成三大类。1、无源高阻探头；2、无源低阻探头；3、有源探头。

示波器探头校准的重要意义

示波器无源高阻电压探头具有通用性，通常一个探头可以与不同的示波器搭配使用。但不同的示波器，甚至同一示波器的不同输入通道，输入阻抗会有差异，这样当探头切换到带衰减的档位时，由于示波器输入阻抗的差异，势必导致衰减系数出现偏差，最终造成测量结果错误。为了解决这个问题，就要考虑探头与示波器输入通道之间的阻抗匹配和频率补偿。探头补偿是针对有衰减的档位设计的，当探头切换到无衰减档位时，补偿调节无效。 示波器的输入阻抗可以等效为一个电阻与一个电容的并联。电阻的阻值比较好控制，一般偏差不大，而寄生电容则与电路设计相关，会有一定的差异。为了补偿输入电容，需要在探头的衰减档位上设计相应的补偿电路，通过调节可调电容，补偿输入电容的差异，这就是低频补偿，所有的探头都具有该功能。然而，由于电路设计方案不同，该可调电容的位置也不一样，但通常在探尖端，如图1所示。 图1低频补偿调节孔 调整补偿电容时需接入示波器上的1kHz校准信号，调整补偿电容，直到方波的顶部最平坦，而不应出现欠补偿或过补偿的情况。当探头欠补偿时，高频信号的测量结果偏小，反之，高频信号的测量结果偏大。若示波器上的1kHz的校准信号损坏，也可以采用外部的1KHz的标准方波进行校准，但应特别注意以下几点。 首先，信号波形要接近理想的方波，不应出现过冲或上升沿过缓的情况，以免调节时影响判断，信号质量可通过探头无衰减档评估。 其次，信号频率应为1kHz，频率过高或过低都会影响补偿的正常操作，例如出现调整补偿时，信号波形形状不变，而幅度变化的情况。之所以选择校准信号频率为1kHz，是与探头本身的频率特性相关的，在该频率下，最有利于观察补偿情况。当然，在补偿时对校准信号的幅度并无严格要求，以方便观察为佳。低频补偿前后的波形如图2所示。 图2低频补偿前后波形对比 为了降低探头的负载效应并扩大补偿范围，通常会将补偿电容放置在探尖端。然而，对于带宽较高的探头，该补偿电容并不能在整个通频带内都起作用，往往还需要做额外的高频补偿，如图3所示。

示波器探头补偿

课题研究报告 示波器探头补偿 学院：信息工程学院班级：电子 10-1 班姓名：学号：201010203008 201010203009 201010203012 完成时间：2011年12月26日

示波器探头补偿 ——讨论探头中串联的RC并联电路参数对测量结果的影响 课题背景 示波器探头不仅仅是把待测信号引入示波器输入端的一端导线，而且是测量系统的的重要组成部分。探头有很多种类型，以适应各种不同的专门工作需要。其中一类为有源探头，探头内包含有源电子元件，具有放大能力；不含有源原件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。为了有效抑制外界干扰信号，示波器探头通过屏蔽电缆与示波器输入连接，如图所示 当被测信号频率很高时，上图中与探头相连的屏蔽电缆的电容就不能忽略，探头的容性负载效应就非常明显，有可能导致探头在高频下无法使用。为此，可以在探头中增加一个和示波器输入端电路模型相串联的ＲＣ并联电路，以减小探头的容性负载效应，如下图所示，其中Ｃｉ为探头电缆的电容和示波器输入电路模型中电容合并后的等效电容。Rcmp和Ccmp分别为补偿电阻和补偿电容。

通过课题背景，我们知道在使用示波器时，当被测信号频率很高时，，探头的容性负载效应就会明显，导致探头在高频下无法使用。所以在探头中增加一个串联的ＲＣ并联电路，来减小探头的容性负载效应。 结合所学知识，电容具有通高频阻低频的性质，当低频信号通过时，电容对其阻碍作用非常明显，探头的负载主要是阻抗作用，所以容性负载效应不明显。当电路通有高频信号时，探头的负载主要是容抗作用，从而电路中容性负载效应很大，致使被测电路的信号发生变化，所以就不能准确地进行波形测量。为了减轻探头对被测电路的负载作用，应选择高阻抗、低容抗的探头。 当通有高频信号时，我们需要对其进行衰减，使得电路中容性负载效应减小，保证测量结果的准确性。 为此我们有了如下研究想法：示波器探头补偿电路可以简化为一个简单的RC串并联电路，用一标准示波器对电路信号进行检测，因为任何的不平衡将会带来波形的失真，通过改变ＲＣ电路的相关参数来观察波形的变化，从而来确定ＲＣ的哪些参数对测量结果的影响。再结合一阶电路时域分析中电路的零状态响应和全响应方面的知识，进行理论上的具体分析。

示波器探头基础系列之差分探头

示波器探头基础系列之差分探头 引言 作为一名专业的硬件设计及测试工程师，我们每天都在使用各种不同的数字示波器进行相关电气信号量的量测。与这些示波器相配的探头种类也非常多，包括无源探头（包括高压探头，传输线探头）、有源探头（包括有源单端探头、有源差分探头等），电流探头、光探头等。每种探头各有其优缺点，因而各有其适用的场合。其中，有源探头因具有带宽高，输入电容小，地环路小等优点从而被广泛使用在高速数字量测领域，但有源探头的价位高，动态范围小，静电敏感，校准麻烦，因此，每个工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。最常见的500Mhz的无源电压探头适用于一般的电路测量和快速诊断，可以满足大多数的低速数字信号、TV、电源和其它的一些典型的示波器应用。 1、差分测量特点 探头从总体上可分为无源探头和有源探头两大类型，而宽带宽示波器和有源探头的用户还需要在单端探头和差分探头之间还要做出选择。承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。本文主要讲的是分差探头。差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面： 1.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被最大程度抵消。 2.能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。 3.时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS就是指这种小振幅差分信号技术。

示波器探头原理

示波器探头原理 示波器探头原理---示波器探头工作原理 示波器探头不仅仅是把测试信号判定以示波器输入端的一段导线，而且是测量系统的重要组成部分。探头有很多种类型号各有其没的特性，以适应各种不同的专门工作的击破要，其中一类称为有源探头，探头内包含有源电子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。 我们将首先集中讨论通用无源探头，说明共主要技术指标以及探头对被测电路和被测信号的影响，接着简单介绍几种专用探头及其附近。 屏蔽 示波器探头的一个重要任务是确保只有希望观测的信号才在示波器上出现，如果我们仅仅使用一面导线来代替探头，那到它的作用就好象是一根天线，可以从无线电台、荧光灯，电机、50或60Hz的电源的交流声甚至当地业余无线电爱好者那里接收到很多不希望的干扰信号，其些这类噪声甚至还能抽向注入到被测电路中去所以我们首先需要的是屏蔽的电缆，示波器探头的屏蔽电缆通过们于探头尖端的接地线和被测电路连接，从而保证了很好的屏 蔽。 示波器探头带宽 和示波器一们，示波器探头也具有其允许的有限带宽。如果我们使用一台100MHz的示波器和一个100MHz的探头，那么它们组合起来的响应就小于100MHz，探头的电容和示波器的输入电容相加，这就减小了系统的带宽，加大了显示的上升时间tr见第一章1.3节上升 时间。 使用1.3节的公式 tr(ns)=350/BW(MHz) 如果示波器和探头各自均为100MHz带宽，其上升时间均为tr=3.5ns 。则有效系统上 升时间就由下式给出： trsystem=sqr(t2rscope+t2rprobe) =sqr(3.52+3.52)ns =sqr(24.5)2ns =4.95ns 根据4.95ns的系统上升时间求得，系统带宽为350/4.95MHz=70.7MHz。 Fluke公司给所有示波器配备的探头都能使示波器保证在探头尖端获得规定的示波器带宽，从上述的计算可以看出，视觉要求探头本射的带宽要比示波器的带宽宽得多。 示波器探头负载效应 当我们进行测量时，我们常常以为测得的电压和电路中未连入示波器时是完全一样的。 实际上，每个示波器探头都有其输入阻抗，输入阻抗包含了电阻、电容和电感分量。由于探头引入的额外负载，所以连入探头后就会影响被测电路我以当我们分析测量结果时必须

各类仪器的校准方法

各类仪器的校准方法 数字万用表 一、范围 本标准适用本单位所有用于测量电信、电压的计量器具在使用的量程范围内的首次检定，后续检定和使用中检验。 二、技术要求 1．工作环境 环境温度为20℃±5，相对湿度不大于75%RH。无电磁场干扰。 2．检定标准 以K E I T H L E Y-2000型6位半数字万用表为基准，进行比对检定。 3．检定周期 新购的此类仪器须进行首次检定，使用中的此类仪器须每年检定一次，检定合格的方可使用。 4．误差范围 在量程范围内，测量相对误差应小于0.5%。 5．检定人员 须指定专业人员进行检定并作好检定记录。 三、检定方法 1.外观检查受检仪器的外观是否完好，各功能键和旋钮无松动，工作正常，电源充足。 2.受控仪器在切换测量标准后，先须校零，将输入两端短接，显示值应为0，不为零时，可调 整到零。 3.将信号源与基准万用表和受检仪器进行连接，检定电压时，须并联连接，检定电流时，须 串联连接。 4.受检仪器在各测量标位至少取3个点进行比对，记录3次测量平均值。 5.受检仪器的相对误差按以下公式计算。 基准表示值-受检表示值 相对误差= ×100% 测量范围 四、记录 将检验结果记录，并填写“数字万用表内校记录”表。

示波器 示波器探头校准规范 使用的技术要求指标：电压衰减 误差应小于±5% ，频带宽度大于30MHz 1.外观检查。 被检100:1示波器探头外观应完整无损，有无接触不良现象。 2.电压衰减校准。 2.1.将数字示波器与校准仪通过100：1探头相连接好。 2.2.设置数字示波器增益控制旋钮校准位置，置示波器校准 仪脉冲输出方式，使显示波形与数字示波器的刻度相对应（数字示波器输入幅度衰减应设置在100：1状态），此时，调节“V”误差旋钮，直到脉冲的上下基线与示波器水平刻度完全重合，读出示波器校准仪表头误差读数。 2.4.误差应小于±5%。 3.频带宽度的校准 4.1将示波器与合成信号发生器通过100:1探头连接好。 4.2.合成信号发生器输出频率置100KHz调节输出电压，使示波器屏幕显示高度为 Ho为检验工作的80%左右（通常为6div）。 4.3.保持发生器输出电压不变，均匀地改变发生器的频率，记下各频率点的波形高度 Hi则频带宽度下降的dB数，（频带宽度下降的dB数=20lgHi/Ho（dB））。 其中：Hi─各频率点显示的幅度高度。 Ho─基准频率点显示幅度的高度。 4.4.当合成信号发生器的频率向示波器上限频率继续升高时，显示高度下降为 0.707Ho（即4.2div）时对应的频率为100:1示波器探头带宽实测值，应大于30MHz。 6.校准条件 6.1.环境温度：（20±5）℃ 6.2.相对湿度：≤80% 7.标准器具： 7.1.示波器校准仪型号：S06 机身编号：08047 7.2合成信号发生器型号：6061A 机身编号：9646914 数字示波器型号：HP-54600B 机身编号：38421026 8.校准结果的处理和校准周期 8.2.经校准合格的100：1示波器探头，发给并在机身上加贴校准合格证标识；校 准有部分超差，给准用证，并注明准用范围；不合格的贴上“禁止使用”标识

示波器探头基础知识

精心整理 ScopeArt先生”团队成员 示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，它主要是作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以进一步进行测量分析。很多工程师很看重示波器的选择，却容易忽略对示波器探头的甄别。试想如果信号经过前端探头就已经失真，那再完美的示波器所测得的数据也会有误。所以正确了解探头性能，有效规避探头使用误区对我们日常使用示波器来说至关重要！ 1 对于DC L，寄图1 ?图2无源探头示意图

无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连，所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用（某些厂家特殊接口标准的探头除外），但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型，所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减比，以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。 图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图，它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线（一般1至1.5米左右）、可调补偿电容Ccomp组成。此类无源探头一般输入阻抗为10M?，衰减比因子为10：1。 ?图3 Vscope 1衰减因 很小， ?图4R&SRT-ZH10高压探头

还有一类无源探头，其衰减比为1：1，信号未经衰减直接经过探头传输至示波器，其耐压能力不及其它无源探头，但它具备测试小信号的优势。由于不像10：1衰减比探头那样信号需要示波器再放大10倍显示，所以示波器内部噪声未放大，测量噪声更小，此类更适用于测试小信号或电源纹波噪声。 图5R&SHZ-1541:1/10:1可调衰减比无源探头 无源传输线探头是另一类特殊的无源探头，其特点是输入阻抗相对较低，一般为几百欧姆，支持图6 量50? ? 图 需要注意的是，由于传输线探头的低阻抗，它的负载效应会比较明显。因此，此类探头仅适用于与低输出阻抗（几十至100欧姆）的电路测试。对于更高输出阻抗的电路，我们可以选择使用高阻有源探头的方案，将在后续详述。 图8R&SRT-ZZ808.0GHz无源传输线探头 ??????

示波器探头基础知识

作者：聂文伟 Oscilloscope.China@https://www.sodocs.net/doc/0b17947456.html,，“ScopeArt先生”团队成员 示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，它主要是作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以进一步进行测量分析。很多工程师很看重示波器的选择，却容易忽略对示波器探头的甄别。试想如果信号经过前端探头就已经失真，那再完美的示波器所测得的数据也会有误。所以正确了解探头性能，有效规避探头使用误区对我们日常使用示波器来说至关重要！ 在绝大多数示波器测量环境下，我们都需要使用探头。示波器探头有很多种，内部原理构造迥异，使用方法也各不相同。本文主要给大家介绍示波器探头的种类及工作原理，探头使用过程注意事项以及如何选择示波器探头。 1 示波器探头种类及工作原理 对于DC直流或一般低频信号而言，示波器探头只是一个由特定阻抗R所形成的一段传输线缆。而随着待测信号频率的增加和不规则性，示波器探头在测量过程中会引入寄生电容C以及电感L，寄生电容会衰减信号的高频成分，使信号的上升沿变缓。寄生电感则会与寄生电容一起构成谐振回路，使信号产生谐振现象。所有这些都会对我们测量信号的准确性带来挑战。 图1 探头电气特性示意图 示波器探头按供电方式分可分为无源探头和有源探头。无源探头又分为无源低压、无源高压及低阻传输线探头等，有源探头又分为有源单端、有源差分、高压差分探头等。此外，在一些特殊应用下，还会使用到电流探头（AC、DC）、近场探头、逻辑探头以及各类传感器（光、温度、振动）探头等。 无源探头是最常用的一类电压探头，也是我们在购买示波器时标配赠送的探头。如图2所示。

示波器无源探头校准的重要性与校准方法

示波器无源探头校准的重要性与校准方法 Roc (朱华朋) 上周三我们在是德科技官方服务号《是德科技KEYSIGHT》发布了‘示波器日日谈’问题征集令， 感谢网友的响应热烈，反馈问题中有很大一部分是关于示波器探头，因此这一周‘示波器日日谈’定为探头周，重点讲解探头相关知识； 今天首先给大家讲解无源探头的校准，以及不进行校准时对测试结果的影响； 无源探头（1：1探头除外）都需要调整补偿电容以满足探头与示波器输入通道之间的阻抗匹配和频率补偿。 由于电路设计的不同，可调电容在探头上的位置也不一样，有的探头设计在探头尖附近，有的探头设计在BNC接口附近。

可调电容在探头尖端处 可调电容在BNC附近 无源探头的校准方法： 1，插上无源电压探头，把探头连接到示波器校正口 2，点击示波器前面板‘自动定标’按钮，观看示波器波形是否已经补偿 3，如果没有达到标准补偿的效果，需要使用非磁性调节工具调整补偿电容至示波器波形显示为标准补偿所示。 4，校准成功后，方可进行相关测试。

视频中以19V转3.3V的buck电路中MOSFET Vds peak电压实际测试为例给大家演示了无源探头如果不进行校准（电容补偿不当）对测试结果的影响； 探头过补偿，会使测试结果偏大，工程师会根据错误的测试结果选择耐压更高（当然也更贵）的开关管，会造成产品成本提高； 但是，相比过补偿，探头欠补偿带来的后果更为严重，因为探头欠补偿都会造成peak电压测试结果偏低，可能会使本来已经超过耐压的信号在示波器上显示出来还能符合元器件使用要求。 如果没有及时发现，会造成元器件不良率大幅上升，轻则提高售后成本，重则出现产品召回甚至影响到公司在业界的声誉。 所以无源探头校准对峰值电压，上升时间等的测量至关重要，在每次探头更换示波器或示波器通道使用时请务必要先校准补偿电容，以防得到错误的测试结果。

示波器基础系列

示波器基础系列之一——关于示波器带宽 带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。 通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。 我们常说数字示波器有五大功能，即捕获（Capture），观察（View），测量(Measurment)，分析（Analyse）和归档（Document）。这五大功能组成的原理框图如图1所示。 图1，数字示波器的原理框图 捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。被测信号首先经过探头和放大器及归一化后成ADC可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。 图2，示波器捕获电路原理框图

示波器放大器的典型电路如图3所示。这个电路在模拟电路的教科书上处处可见。这种放大器可以等效为R C低通滤波器如图4所示。由此等效电路推导出输出电压和输入电压的关系，得出理想的幅频特性的波特图如图5所示。 图3，放大器的典型电路 图4，放大器的等效电路模型

至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽，推导过程如下图6所示。需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。在对快沿信号测试中，需要通过该关系式来修正实际被测信号的上升时间。 Measured risetime(tr)2 = (tr signal)2+(tr scope)2+(tr probe)2

信号示波器使用方法(一)

数字示波器使用方法 前言 本文的结构逐条编排，目的是使内容成为开放性和可添加型的，欢迎有经验的同事增加新的内容。 对本文中用到按键符号作如下规定： TRIGGER MENU →Type(main) →Edge(pop-up) →Coupling(main)→DC(Side) 代表按面板上的TRIGGER MENU 键，再按显示屏下方的Type 键，重复按这个钮直到Edge 高亮显示，再按显示屏下方的Coupling，再按显示屏右侧的DC 键。 注：main代表显示屏下方的键，Side 代表显示屏右方的键，pop-up 代表一直按此键，直到项目高亮显示。 目录 一．安全问题 (2) 二．使用探头 (3) 三．触发方式 (6) 四．测试方法 (8) 五．小常识、小经验 (11)

一．安全问题 结论一示波器电源线要用三相插头良好接地（即接实验室的地线） 说明：为了避免电冲击对示波器造成损伤，输出及输入端进行电气连接前要保证示波器良好接地。 结论二探头地线只能接电路板上的地线，不可以搭接在电路板的正、负电源端 说明：交流供电系统或经整流后直流供电的系统的地一般都是接大地的。探头的地也是经示波器安全地线接大地的。如果探头的地搭在电路板上不是地的点上，就会造成此点和电源地短路，轻者使电路板工作不正常，重者会烧坏电路板或探头，造成严重后果。尤其注意不能把探头的地接到电路板上的正、负电源端。 结论三不允许在探头还连接着被测试电路时插拔探头 说明：避免对示波器和探头造成损伤，尤其是有源探头。 结论四信号的幅度不要超过探头和示波器的安全幅度，以免造成损坏 说明：不同探头的幅度量程是不同的，要留心探头及示波器上的说明文字。

ABCs of Probes

ABCs of Probes P rimer

ABCs of Probes Primer Precision Measurements Start at the Probe Tip As you'll learn in this primer,precision measurements start at the probe tip.The right probes matched to your oscilloscope are vital to achieving the greatest signal fidelity and measurement accuracy. Safety Summary When making measurements on electrical or electronic systems or circuitry,personal safety is of paramount importance.Be sure that you understand the capabilities and limitations of the measuring equipment that you’re using.Also,before making any measurements,become thoroughly familiar with the system or circuitry that you will be measuring.Review all documentation and schematics for the system being measured,paying particular attention to the levels and locations of voltages in the circuit and heeding any and all cautionary notations. Additionally,be sure to review the following safety precautions to avoid personal injury and to prevent damage to the measuring equipment or the systems to which it is attached.For additional explanation of any of the following precautions,please refer to Safety Precautions .— Observe All Terminal Ratings — Use Proper Grounding Procedures — Connect and Disconnect Probes Properly — Avoid Exposed Circuitry — Avoid RF Burns While Handling Probes — Do Not Operate Without Covers — Do Not Operate in Wet/Damp Conditions — Do Not Operate in an Explosive Atmosphere — Do Not Operate with Suspected Failures — Keep Probe Surfaces Clean and Dry — Do Not Immerse Probes in Liquids 2 To select the right probe for your specific application, please request the probe selection CD from your local Tektronix representative,or visit https://www.sodocs.net/doc/0b17947456.html,/accessories. Our continually expanding library of technical briefs,application notes and other resources will help ensure you get the most out of your probes and other equipment.Simply contact your local Tektronix representative or visit https://www.sodocs.net/doc/0b17947456.html,.