示波器探头的类型

主要有两种示波器探头：有源探头和无源探头。使用者可考虑对简单性和精度的要求，选择合适的探头。

无源探头比较简单，不需要外部电源，比较经济高效。这种探头坚固可靠，易于使用:只需将探头连接到示波器，然后连接到接地引线，即可开始实际测量。示波器通常标配各种无源探头，这些探头可以用于一系列基础测量。

有源探头是一种精度更高、性能更好的台式仪器。有源探头配有有源元件，可处理高频信号。因此，有源探头是高精度应用的必备仪器，因为它的价格更高，但灵活性和灵敏度也更好。

根据具体的任务要求，选择无源探头或有源探头。这需要综合考虑测量需求、购买预算和所需的性能水平。

对无源示波器探头进行补偿

无源探头的补偿非常重要，可以保证示波器测量的准确性和可靠性。如果无源探头连接到示波器，但没有得到适当的补偿，就会造成波形失真或不准确。这种失真在高频下更为明显，会影响测量信号的保真度。探头的电容可以通过补偿精心调节，以保证平整准确的频率响应，尤其是在示波器的整个带宽中。

为了平衡示波器的固有输入电容，补偿过程包括调整无源探头的可变电容。大多数示波器都内置 1000 Hz 用于探头补偿方波发生器。

第 1 步骤：将探头前端连接到信号源。

第 2 步骤：将探头接地引线接地。

第 3 步骤：配置示波器，显示探头补偿输出。

第 4 步骤：在探头补偿盒的小孔中插入绝缘工具。

第 5 步骤：在方波信号尽可能呈矩形之前，旋转绝缘工具来调节探头的电容。

当显示的补偿信号顶部基本处于水平时，说明探头得到了适当的补偿。过多的补偿探头会在信号上升的沿线产生过大的冲击，而未付的补偿探头会在信号上升的沿线产生冲击。为解决这一问题，在波形边缘明显呈矩形之前，必须调整补偿电容。通常，这只需要稍微转动绝缘工具。

尽量选择短接地引线作为无源示波探头。

另外一项重要技术是使用无源探头最大限度地缩短接地引线。无源探头以“单端”的方式工作，因此需要稳定的接地连接来测量相对于接地的电压。带有鳄鱼夹的接地引线通常用于接地连接，因此需尽可能使用短接地引线。长接地引线会在测量信号中引入电感，影响高频重量，可能导致方波信号中的铃声、过冲或下冲。请注意，当接地点靠近测量点时，可使用滑套弹簧接地引线进一步缩短接地连接长度。

选用正确的输入阻抗

目前来配置信道输入阻抗。使用特定示波器时，用户可以灵活选择50个示波器。Ω或 1 MΩ输入阻抗。通过匹配信号源或检测装置的阻抗，输入阻抗被称为“端接”。通过示波器接口，需要选择每个通道的“端接”。示波器输入的“标准”阻抗通常设置为 1 MΩ，在使用无源探头时，这也是一种合适的配置。

但使用有源探头或使用 BNC 当电缆直接连接时，需要使用50。Ω端接。5000将使用许多测试和测量仪器和射频设备Ω标准端接。由于错误的设置会影响测量信号的范围，因此选择正确的输入阻抗非常重要。例如，将端接设置为 1 MΩ而不是50 Ω，观测到的电压可能是预期电压的两倍。

另外一个重要的注意事项是，两个端接的最大安全输入电压可能会有很大的不同。将端接设置为50 Ω而不是 1 MΩ，最大输入电压的阈值可能较低。一些示波器可能不支持50。Ω端接，必要时，用户可使用特殊的馈通适配器获得所需的50Ω端接。

电流探头消磁调零

现在我们来看看电流探头:需要注意的是，即使没有电流，电流探头的铁磁探头也可能保持磁性，即存在“磁通量”。这是一种常见的现象，通常发生在使用探头测量开关电流时。残留物的磁性会偏移，影响测量精度。为了解决这个问题，大多数电流探头都配备了消磁或去磁功能，这种功能可以通过探头或示波器的用户界面直接激活。

消磁功能一旦启动，就会产生一个特殊的波形，从而产生一个随机磁场，“擦除”探头中的任何残余磁性。消磁过程通常非常快，只需几秒钟就可以完成。因此，电流探头最好在调整和测量之前消磁。

使用多个绕组来提高灵敏度

为了提高测量灵敏度，使用电流探头的另一种技术是多次绕过探头。探头的灵敏度会随着绕线次数的线性增加。例如，如果将导体围绕探头四次，灵敏度可以提高到原来的四倍。因为示波器不能自动确定绕线次数，所以你必须手动输入适当的标度值。

这些绕线显著增加了插入阻抗(相当于绕线次数的平方)，但对低电流测量的影响可以忽略不计。插入阻抗的增加相对较小，不会对测量精度产生太大影响。

探头对功率测量的偏移

在功率测量中，电流探头通常与电压探头一起使用。这是因为准确的功率评估需要测量电压和电流。然而，探头引线的传输时间存在差异，可能导致电压和电流波形之间的时间偏差(即“偏差”)，导致功率读数不准确。

这需要一个特殊的去偏移夹具，可以产生时间对准的电压和电流脉冲，从而检测和补偿偏移。这些同步脉冲同时通过连接的电流和电压探头进行测量。如果测试波形偏移，可以在示波器中输入适当的去偏移值或时间偏移值。这种校正方法可以重新对准电流和电压波形，从而提高测量精度。

浮地测量采用差分探头进行

与接地电压相比，示波器探头通常被称为“单端测量”。然而，如果需要测量未接地部件之间的电压，则需要进行“差异测量”。这种测量有时也被称为“浮地测量”。

一种差异测量方法是使用两个单端探头在两个测量点相对于接地测量电压，然后在示波器中减去测量的电压。这就是所谓的“准差分”测量。

另一种更有效的测量方法是使用配备内部差分放大器的特殊差分探头。这种探头可以产生与两个连接点的电压差对应的电压。有几个原因适合浮地测量差分探头:

• 能测量任意两点之间的电压。

• 抑制共模噪声(两种输入共有噪声)，提供更高的精度。

• 保护装置和操作人员免受意外或无意接地引起的高电流的影响。

使用有源探头进行具有挑战性的测量

最后一个探头的使用技巧是:使用有源探头进行更严格的测量任务。如前所述，有源探头具有有源组件，通常在探头前端配有场效晶体管。 (FET)。与无源探头相比，这种有源探头的设计显著降低了输入电容。电容器降低主要有两个优点：

可以尽量减轻电路负荷，从而在示波器上更准确地显示测量信号，降低对电路运行的干扰。

能提供更大的带宽，这对准确测量高速信号至关重要，特别是当测量具有高频重量的信号时，如方波或脉冲波。

此外，一些有源探头可以大幅偏移信号。这个功能在测量大DC信号上叠加的小交流信号(如电源纹波)时非常有用。

总结

• 为了保证示波器测量的准确性和可靠性，需要对无源探头进行补偿。

• 在使用无源探头时，应尽量选择短接地引线。

• 确保正确的输入阻抗选择

• 电流探头在调整和测量前最好进行消磁。

• 为了提高测量灵敏度，导体可绕过电流探头

• 利用电压和电流脉冲来检测和补偿偏移，使偏移夹具的生成时间对齐。

• 浮地测量采用专用差分探头进行

• 有源探头用于更严格的应用