示波器測量的中心議題：

• 波形再現性不理想
• 無法正確觀測波形

示波器測量的解決方案：

• 了解探頭種類和各種探頭之間的差別
• 注意探頭種類的選擇
• 探頭電容測量帶寬

目(mu)前(qian)，數(shu)字(zi)家(jia)電(dian)技(ji)術(shu)的(de)高(gao)速(su)發(fa)展(zhan)使(shi)與(yu)此(ci)對(dui)應(ying)的(de)電(dian)子(zi)回(hui)路(lu)速(su)度(du)日(ri)益(yi)加(jia)快(kuai)，對(dui)觀(guan)測(ce)波(bo)形(xing)信(xin)號(hao)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)和(he)探(tan)頭(tou)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，因(yin)此(ci)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)采(cai)樣(yang)速(su)率(lv)和(he)探(tan)頭(tou)模(mo)擬(ni)帶(dai)寬(kuan)也(ye)得(de)到(dao)了(le)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan)。但(dan)是(shi)，不(bu)少(shao)示(shi)波(bo)器(qi)在(zai)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)中(zhong)卻(que)出(chu)現(xian)了(le)波(bo)形(xing)再(zai)現(xian)性(xing)不(bu)理(li)想(xiang)或(huo)無(wu)法(fa)正(zheng)確(que)觀(guan)測(ce)波(bo)形(xing)等(deng)現(xian)象(xiang)。問(wen)題(ti)究(jiu)竟(jing)在(zai)哪(na)裏(li)？原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)隨(sui)著(zhe)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)的(de)加(jia)快(kuai)，探(tan)頭(tou)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)也(ye)更(geng)加(jia)突(tu)出(chu)，如(ru)果(guo)探(tan)頭(tou)性(xing)能(neng)不(bu)佳(jia)
，就(jiu)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)正(zheng)確(que)完(wan)成(cheng)測(ce)量(liang)
，本(ben)文(wen)將(jiang)重(zhong)點(dian)介(jie)紹(shao)幾(ji)點(dian)測(ce)量(liang)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)時(shi)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)探(tan)頭(tou)選(xuan)擇(ze)和(he)使(shi)用(yong)問(wen)題(ti)。

一、電壓探頭的主要種類

探頭是電壓傳感器的一種，用戶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非常多，探頭不同
，其輸入阻抗（電阻值、電容值）或(huo)模(mo)擬(ni)帶(dai)寬(kuan)也(ye)有(you)很(hen)大(da)差(cha)別(bie)，在(zai)準(zhun)備(bei)測(ce)量(liang)之(zhi)前(qian)，用(yong)戶(hu)需(xu)要(yao)充(chong)分(fen)了(le)解(jie)探(tan)頭(tou)種(zhong)類(lei)和(he)各(ge)種(zhong)探(tan)頭(tou)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)別(bie)。一(yi)般(ban)在(zai)高(gao)頻(pin)測(ce)量(liang)中(zhong)被(bei)經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)的(de)探(tan)頭(tou)大(da)致(zhi)分(fen)為(wei)以(yi)下(xia)三(san)種(zhong):   

二


、高頻測量時需要注意的問題

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係統產生影響。這種現象稱為負荷效應。例如：zaiceliangfankuihuilushi
，tantouzukanghuigaibianhuiluneidianyaxiangwei，jieguoshihuiludongzuofashengbianhua，zaizhendonghuiluzhongkenenggaibianzhendongpinlv，gengweiyanzhongshichuxianzhendongtingzhidengqingkuang。yinciceliangshiyaokaolvdaotantoukenengchanshengdefuhexiaoying，tebieshizaiceliangjingdianrongliangdengmingandianlushi，gengxuyaozhuyitantouzhongleidexuanze。

探頭電容測量帶寬

在測量100MHz以上高頻波形成分時，信號源阻抗和探頭電容容量形成低通濾波器，對測量結果產生顯著影響。以50Ω回路為例（圖1）

，在終端測量信號波形時，信號源的等效阻抗為25Ω（50Ω並聯），這裏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

，負荷效應會更加明顯

，所以推薦使用輸入電容較小的有源探頭/FET探頭。

因電感而產生共振

    在使用探頭觀測波形信號時必然用到同軸電纜，因yin為wei探tan頭tou是shi通tong過guo同tong軸zhou電dian纜lan傳chuan輸shu被bei測ce信xin號hao電dian纜lan必bi然ran存cun在zai電dian感gan



，電dian感gan存cun在zai就jiu會hui與yu探tan頭tou輸shu入ru電dian容rong產chan生sheng共gong振zhen。如ru果guo共gong振zhen頻pin率lv在zai示shi波bo器qi模mo擬ni帶dai寬kuan以yi外wai不bu會hui對dui波bo形xing觀guan測ce產chan生sheng影ying響xiang
；但如果阻抗或電容較大
，發生共振時，示波器可能觀測到被測信號本來沒有的紋波或震鈴。
1～2cm長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中電感所產生的影響。

那麼，使用探頭測量時，如何抑製共振的產生呢

？

shouxianzaishiyongshiboqiquerenshuruxinhaoshi，jianyisuoshiyongtantoushuruduanhediduanjinliangduan。ruguoduibeicexinhaozaixianxingyougenggaodeyaoqiu，zexuyaojiangtantoushuruduanyubeiceduanzhijiexianglian，shiyongjiaocudetongxianyutantoudiduanxianglianyijinliangjianxiaodixiandiangandeyingxiang
，ruguotantoushuruduanwulunruhewufazhijielianjiedaobeiceduanshi，zezaitantoushuruqianduanfujia50～100Ω的(de)電(dian)阻(zu)，以(yi)防(fang)止(zhi)共(gong)振(zhen)產(chan)生(sheng)。在(zai)該(gai)情(qing)況(kuang)下(xia)

，因(yin)附(fu)加(jia)電(dian)阻(zu)


，測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)模(mo)擬(ni)帶(dai)寬(kuan)將(jiang)被(bei)降(jiang)低(di)
，以(yi)抑(yi)製(zhi)因(yin)共(gong)振(zhen)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)震(zhen)鈴(ling)，使(shi)被(bei)測(ce)波(bo)形(xing)接(jie)近(jin)原(yuan)始(shi)波(bo)形(xing)。

電纜特性

一yi般ban在zai測ce量liang時shi，通tong過guo同tong軸zhou電dian纜lan將jiang被bei測ce信xin號hao傳chuan輸shu到dao示shi波bo器qi
，電dian纜lan因yin具ju有you柔rou軟ruan性xing和he高gao頻pin特te性xing目mu前qian被bei廣guang泛fan選xuan用yong。但dan是shi，在zai實shi際ji使shi用yong過guo程cheng中zhong
，即ji使shi電dian纜lan存cun在zai很hen小xiao的de彎wan曲qu，該gai彎wan曲qu部bu分fen導dao電dian體ti也ye會hui被bei損sun壞huai，使shi其qi電dian感gan值zhi發fa生sheng變bian化hua
，影ying響xiang電dian纜lan的de傳chuan導dao特te性xing/反fan射she特te性xing，以yi至zhi於yu不bu能neng正zheng確que觀guan測ce波bo形xing的de高gao頻pin成cheng分fen，這zhe是shi影ying響xiang高gao頻pin波bo形xing觀guan測ce的de一yi個ge因yin素su，所suo以yi在zai使shi用yong同tong軸zhou電dian纜lan觀guan測ce時shi

，盡jin量liang使shi電dian纜lan不bu要yao彎wan曲qu

，才cai可ke以yi最zui大da限xian度du再zai現xian被bei測ce波bo形xing。
觀測高頻信號時
，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提供幫助。