本期主題：探頭的實際特點

上期我們討論的理想的探頭提到了多種實際情況，使得實際探頭并不能達到理想水平。為理解這些情況怎樣影響示波器測量，本期我們進一步來講一下探頭的實際特點。

圖1，探頭是由分布式電阻、電感和電容 (R, L 和 C) 單元組成的電路。

首先，必需認識到，即使探頭只是一段簡單的導線，但探頭仍可能是一條非常復雜的電路。對 DC 信號 (0Hz 頻率 )，探頭表現為一對簡單的導線，其帶有一定的串聯電阻和端接電阻 ( 圖 1.a)。但是，對 AC 信號，隨著信號頻率提高，圖形會發生明顯變化 ( 圖 1.b)。

之所以對 AC 信號圖形會發生變化，是因為任何一段導線都有分布式電感 (L)，任何線對都有分布式電容(C)。在信號頻率提高時，分布式電感通過提高阻止AC 電流，來對 AC 信號作出反應。在信號頻率提高時，分布式電容通過降低到 AC 電流的阻抗，來對 AC信號作出反應。這些電抗單元 (L 和 C) 和電阻單元 (R)的交互，產生了會隨著信號頻率變化的總探頭阻抗。

通過采用良好的探頭設計，可以控制探頭的電阻、電感和電容單元，在指定頻率范圍上提供希望的信號保真度、衰減和信號源負荷。但即使設計良好，探頭仍受到電路特點的限制。在選擇和使用探頭時，必需了解這些限制及其影響。以下這些特點將直接影響示波器的測量結果和儀器的性能。

探頭的選擇與匹配

在選擇探頭時，根據實際需求和測量對象的特點來匹配合適的探頭是非常重要的。探頭的頻率響應、帶寬、阻抗等參數應與被測信號相匹配，以確保精確測量。錯誤的探頭選擇可能導致信號失真、頻譜畸變和測量誤差的增加。

探頭的頻率響應

探頭的頻率響應范圍限制了它對信號的測量能力。當被測信號的頻率超出探頭的帶寬范圍時，探頭將無法準確測量高頻部分的信號，導致波形失真。因此，在進行高頻測量時，應選擇具有較高帶寬的探頭，并注意探頭的頻率響應特性。

探頭的阻抗匹配

探頭的阻抗與被測信號源的阻抗之間的匹配是保證測量準確性的關鍵。當探頭的阻抗與信號源的阻抗不匹配時，會發生反射現象，導致信號失真和測量誤差的增加。因此，在選擇探頭時，應根據被測信號源的阻抗來匹配合適的探頭，以保證測量的準確性。

探頭的表面附加電容

探頭的接地引線和被測電路之間存在一定的電容，稱為表面附加電容。這個電容會對測量結果產生影響，尤其在高頻測量時更加顯著。表面附加電容會導致信號的頻率響應發生變化，使得測量結果出現誤差。為了減小表面附加電容的影響，應選擇短接引線長度較短的探頭，并注意保持接地引線與被測電路之間的良好接觸。

探頭的衰減和增益

探頭在信號測量過程中會引入一定的衰減和增益。衰減通常是由于探頭的阻抗與信號源的阻抗不匹配引起的。增益則是由于探頭的放大器等組件的存在而引起的。衰減和增益對測量結果產生影響，特別是在小信號測量時更加明顯。為了減小衰減和增益的影響，應選擇合適的探頭并進行校準。

探頭的插入損耗

探頭的插入損耗是指探頭在插入被測電路時引起的信號損失。插入損耗會導致測量結果的偏差，尤其是在高頻測量時更加明顯。為了減小插入損耗的影響，應選擇插入損耗較小的探頭，并注意探頭與被測電路之間的良好連接。

探頭的傳導和輻射干擾

探頭與被測電路之間的物理接觸可能會引起傳導和輻射干擾。傳導干擾是通過探頭的接地引線和被測電路之間的物理接觸傳導而來，而輻射干擾則是通過探頭的感應電場和磁場輻射而來。這些干擾會影響測量的準確性，特別是在高頻和低噪聲測量時更為明顯。為了減小干擾的影響，應選擇良好屏蔽的探頭，并注意探頭的位置和布線。

綜上所述，探頭的實際特點是影響示波器測量準確性的重要因素。通過了解和應用探頭的特點，我們可以更好地選擇和使用探頭，以獲得精確的測量結果。

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審核編輯 黃宇