各位做硬件的朋友們，你們工作中最常用的儀器是什么呢？我想每個(gè)人心里都會(huì)想起一個(gè)名字，那就是今天我們要來(lái)講講的，這一個(gè)工我們都離不開(kāi)的“神器”——示波器！

對(duì)我們電子工程師來(lái)說(shuō)，示波器就像是我們的眼睛。在調(diào)試電路的過(guò)程中，是必不可少的，占據(jù)著最為重要的地位。

而探頭作為連接被測(cè)電路與示波器輸入端的電子部件，常常被遺忘。但是探頭對(duì)示波器測(cè)量卻至關(guān)重要，如果探頭用的不好，示波器會(huì)看到失真的信號(hào)，可能會(huì)得到誤導(dǎo)性或者錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果，進(jìn)而影響項(xiàng)目進(jìn)度。

所以今天我們就來(lái)盤點(diǎn)示波器探頭的一些重要知識(shí)點(diǎn)，希望大家在今后的使用過(guò)程中，能多多關(guān)注探頭。

01

示波器探頭的×1和×10

當(dāng)我們選擇X1檔時(shí)，信號(hào)是沒(méi)有經(jīng)過(guò)衰減進(jìn)入示波器的；而選擇X10檔時(shí)，信號(hào)是衰減10倍進(jìn)入示波器的。

如果是對(duì)于未知信號(hào)，最好使用X10檔，以免燒壞儀器。當(dāng)測(cè)量晶振等內(nèi)阻較大，輸出阻抗大的線路時(shí)，也最好使用X10檔，這樣可以獲得比較精確的幅度值。

02

探頭的帶寬和示波器帶寬的區(qū)別

探頭和示波器的帶寬定義是一樣的，帶寬所指的頻率是正弦波信號(hào)衰減到-3dB時(shí)的頻率。

探頭帶寬和示波器帶寬單純以參數(shù)來(lái)說(shuō)，是沒(méi)有關(guān)系的。而在選擇示波器和探頭的時(shí)候，必須要以示波器的帶寬來(lái)考慮該選什么帶寬的探頭，探頭的帶寬必須大于示波器才能發(fā)揮示波器的帶寬，否則信號(hào)在經(jīng)過(guò)探頭后就被衰減了，示波器帶寬再高也測(cè)試不到。

03

探頭的頻率特性

大多數(shù)無(wú)源探頭在1:1衰減時(shí)只有6MHz~20MHz的上限截止頻率，而產(chǎn)品號(hào)稱的上限截止頻率一般是指在10:1衰減時(shí)測(cè)得的。這表示，如果你使用一個(gè)100MHz 模擬帶寬的示波器，配備了150MHz的無(wú)源探頭，那么如果你使用1:1衰減，整個(gè)示波器系統(tǒng)就只有 6MHz~20MHz的模擬帶寬。只有你選擇了10:1衰減，才會(huì)發(fā)揮探頭的帶寬，使整個(gè)示波器系統(tǒng)帶寬達(dá)到 100MHz。

10:1衰減器可以提高頻率上限，這是因?yàn)樘筋^內(nèi)部做了頻率補(bǔ)償。在低頻處，其衰減率可以設(shè)計(jì)成 0.1倍，而在高頻處，則可以設(shè)計(jì)成0.1~1倍，若這種過(guò)渡被設(shè)計(jì)成平滑的，并且與原本的高頻衰減成補(bǔ)償關(guān)系，那么高頻信號(hào)就得到了補(bǔ)償，使得帶寬得以擴(kuò)大。

03

接地方式的選擇

一般情況下，示波器接地使用的是接地夾線。這種接地方式雖然簡(jiǎn)單便捷但卻不夠準(zhǔn)確。

接地夾線示意圖

這是因?yàn)榻拥貖A線比較長(zhǎng)，就會(huì)形成一個(gè)寄生電感Lgnd，夾線越長(zhǎng)，電感越大。此處的回路電感和示波器探頭的輸入電容Cin發(fā)生諧振，將會(huì)導(dǎo)致示波器的幅頻特性變得不平坦，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。下圖是使用接地夾時(shí)的等效電路。

接地夾線等效電路圖

下圖是用該等效電路仿真出的頻譜特性曲線：

頻譜特性曲線

我們可以看出，在60MHz以上的頻率，幅度產(chǎn)生了超過(guò)3dB的過(guò)沖，而在100M左右時(shí)，過(guò)沖達(dá)到最大幅度。所以若采用地夾，測(cè)量超過(guò)60MHz的信號(hào)會(huì)產(chǎn)生較大的失真。所以更為準(zhǔn)確的方法是采用接地彈簧，它具有非常小的電感，可以大大提升探頭的帶寬。

接地彈簧示意圖

以上就是在使用示波器探頭的時(shí)候,需要關(guān)注的一些重要知識(shí)點(diǎn)了。

在我們?nèi)粘５墓ぷ髦校f(wàn)不能小看了示波器探頭。探頭連接了被測(cè)電路和示波器，沒(méi)有探頭，示波器都無(wú)法工作。只有掌握了探頭的這些知識(shí)，才能輕松診斷電路，輕松得到準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。

原文標(biāo)題：不容小覷的探頭！

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