如何使用示波器探头：示波器探头使用技巧

补偿无源示波器探头

无源探头补偿非常重要，能够保证示波器测量的准确性和可靠性。如果将无源探头连接到示波器但不进行适当的补偿，会引起波形失真或不准确。这种失真现象在高频下更为明显，会影响测量信号的保真度。通过补偿可以精心调整探头的电容，旨在实现平坦、准确的频率响应，尤其是在示波器的整个带宽中保证这一点。

补偿流程包括调整无源探头的可变电容，以便平衡示波器的固有输入电容。大部分示波器都内置 1000 Hz 方波发生器以用于探头补偿。

• 第 1 步：将探头前端连接到信号源。
• 第 2 步：将探头接地引线接地。
• 第 3 步：配置示波器，显示探头补偿输出。
• 第 4 步：将绝缘工具插入探头补偿盒的小孔中。
• 第 5 步：旋转该绝缘工具来调整探头的电容，直到方波信号尽可能呈矩形。

当显示的补偿信号的顶端基本呈水平时，表明探头得到适当补偿。过补偿探头会在信号的上升沿出现过冲，而欠补偿探头会在信号的上升沿出现下冲。为了解决这种问题，必须调整补偿电容，直至波形边沿明显呈矩形。通常这只需稍微转动绝缘工具即可。

使用无源示波器探头时尽量选择短接地引线

使用无源探头的另一个重要技巧就是尽量缩短接地引线。无源探头以“单端”方式工作，会测量相对于接地的电压，因此需要稳固的接地连接。接地连接通常使用带鳄鱼夹的接地引线，需要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，影响高频分量，并可能导致方波信号中出现振铃、过冲或下冲。注意，当接地点靠近测量点时，可以使用滑套弹簧式接地引线进一步缩短接地连接的长度。

选择正确的输入阻抗

现在来配置信道输入阻抗。使用特定的示波器时，用户可以灵活选择50 Ω 或 1 MΩ输入阻抗。选择输入阻抗以匹配信号源或探测装置的阻抗，这种过程被称为“端接”。这需要通过示波器接口为每个信道选择“端接”。示波器输入的“标准”阻抗通常设为 1 MΩ，这也是使用无源探头时的合适配置。

但是，使用有源探头或使用 BNC 电缆进行直接连接时，需要使用 50 Ω 端接。许多测试与测量仪器和射频设备会使用 50 Ω 作为标准端接。选择正确的输入阻抗非常重要，因为错误设置会影响测量信号的幅度。举例而言，将端接设为 1 MΩ 而不是 50 Ω，观察到的电压可能是预期电压的两倍。

另一个重要注意事项是，两种端接的最大安全输入电压可能相差较大。将端接设为 50 Ω 而不是 1 MΩ，最大安全输入电压的阈值可能会较低。部分示波器可能不支持 50 Ω 端接，必要时用户可以使用专用的馈通适配器来获得所需的 50 Ω 端接。

电流探头消磁和调零

现在来了解一下电流探头：需要注意的一点是，即使没有电流，电流探头的铁磁探针也有可能保持磁性，即存在“磁通量”。这是一种常见现象，常出现于使用探头测量开启和关断的电流时。残留的磁性会产生偏移，并影响测量精度。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，可以直接在探头上或通过示波器的用户界面激活该功能。

消磁功能一经启动，就会生成一个专用波形，借此产生一个随机磁场，“擦除”探头中的任何残余磁性。消磁过程通常非常快，只需几秒即可完成。因此，最好在调零和测量之前对电流探头进行消磁。

使用多个绕组以提高灵敏度

使用电流探头的另一个技巧是将导体多次绕过探头，这样可以提高测量灵敏度。探头的灵敏度会随着绕线次数线性增加。例如，将导体围着探头环绕四圈，灵敏度可以提高至原来的四倍。由于示波器无法自动确定绕线次数，因此您必须手动输入适当的标度值。

这些绕线会显著增加插入阻抗（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。插入阻抗的增幅相对较小，不会对测量精度带来太大的影响。

功率测量的探头去偏移

在功率测量中，电流探头通常和电压探头一起使用。这是因为准确的功率评估需要测量电压和电流。但是，探头引线的传输时间存在差异，可能导致测量的电压和电流波形之间出现时间偏差（即“偏移”），从而导致功率读数不准确。

这需要使用专门的去偏移夹具，它可以生成时间对准的电压和电流脉冲，从而检测和补偿偏移。这些同步脉冲通过连接的电流和电压探头同时进行测量。如果测试波形出现偏移，可以在示波器中输入适当的去偏移或时间偏移值。这种校正方法可以使电流和电压波形重新对准，从而提高测量精度。

使用差分探头进行浮地测量

示波器探头通常会测量相对于接地的电压，这种测量被称为“单端测量”。但是，如果需要测量未接地组件之间的电压，就需要进行“差分测量”。这种测量有时也被称为“浮地测量”。

一种差分测量方法是使用两个单端探头分别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得的电压。这被称为“准差分”测量。

另一种更加有效的测量方法是使用配备内部差分放大器的专用差分探头。这种探头能够产生与两个连接点处的电压差相对应的电压。差分探头适合浮地测量的原因有几种：

• 能够测量任意两点之间的电压。
• 抑制共模噪声（两个输入共有的噪声），提供更高的精度。
• 保护设备和操作人员免受因意外或无意接地而产生的高电流的影响。

使用有源探头进行具有挑战性的测量

最后一个探头使用技巧是：对于更为严苛的测量任务，使用有源探头。如前所述，有源探头具有有源组件，通常是在探头前端中配有场效应晶体管 (FET)。与无源探头相比，有源探头的这种设计显著降低了输入电容。电容降低主要有两个优点：

• 能够尽量减小电路负载，在示波器上更加准确地再现测量信号，并减少对电路操作的影响。
• 能够提供更大的带宽，这对于准确测量高速信号非常重要，尤其是测量方波或脉冲波等具有高频分量的信号时。

此外，某些有源探头可以对信号施加较大的偏移。测量叠加在大直流信号上的小交流信号（例如电源纹波）时，这个功能非常有用。