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本文介紹了如何選擇示波器探頭來(lái)捕獲高速信號(hào)：

隨著硅器件處理能力的大幅提升，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、新一代半導(dǎo)體產(chǎn)品還是通訊系統(tǒng)， 工程師們都要應(yīng)對(duì)日益提高的信號(hào)速率。為使高速器件更高效地處理數(shù)據(jù)，他們通過(guò)不懈努 力，發(fā)明了可以增加外部總線帶寬的技術(shù)，能夠在電路板器件之間通過(guò)背板或電纜傳輸大量 數(shù)據(jù)。

提高信號(hào)頻率是一種增加總線帶寬的方法。因?yàn)樘岣咝盘?hào)頻率能夠減少數(shù)字信號(hào)的上升時(shí)間。性能較差的示波器探頭會(huì)導(dǎo)致這些具有迅速上升時(shí)間的信號(hào)的測(cè)量波形上出現(xiàn)過(guò)沖和振鈴。 工程師們必須確定設(shè)計(jì)中是否包含這些異常因素，以及是否由測(cè)量系統(tǒng)引起。

在高速傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，示波器探頭與被測(cè)電路接觸會(huì)引起寄生效應(yīng)，從而導(dǎo)致被測(cè)波形出現(xiàn)嚴(yán)重異常。此外，探頭還有可能給電路增加負(fù)載，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生顯著變化或破壞。所以，充分了解示波器探頭對(duì)被測(cè)電路和被測(cè)波形有何影響，將會(huì)明顯改進(jìn)測(cè)量結(jié)果。

示波器探頭輸入阻抗

示波器設(shè)計(jì)師們已在提高采樣率、帶寬和精度方面取得了巨大進(jìn)步。為了使示波器在特定應(yīng)用中達(dá)到最佳使用性能，必須謹(jǐn)慎選擇和操作探頭。但實(shí)際上經(jīng)常會(huì)忽視附件的重要性。探頭是被測(cè)電路和示波器之間的主要連接工具。它即能影響測(cè)量結(jié)果，也會(huì)影響到被測(cè)電路的工作。

當(dāng)探頭與被測(cè)電路連接時(shí)，相當(dāng)于在該電路上添加了一個(gè)負(fù)載。該探頭負(fù)載會(huì)消耗額外的信號(hào)源電流，改變測(cè)試點(diǎn)之后的電路的工作情況，從而使測(cè)量信號(hào)發(fā)生變化。

若要獲得精確的測(cè)量結(jié)果，探頭必須捕獲信號(hào)并提供最真實(shí)的信號(hào)顯示，在其頻率范圍內(nèi)不能增添額外的負(fù)載，或使信號(hào)源發(fā)生變化。實(shí)際上，所有的探頭都會(huì)給被測(cè)電路添加一個(gè)復(fù)雜的負(fù)載（見圖 1）。因此，選擇探頭時(shí)要將該負(fù)載值限制在可以接受的范圍之內(nèi)。

探頭技術(shù)指標(biāo)列出了輸入阻抗和電容。這兩者結(jié)合示波器選用，可以改變被測(cè)電路并給其添加負(fù)載。電容器在低頻工作時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)開路電路，此時(shí)直流電阻成為形成電路負(fù)載的主要因素。電阻負(fù)載是探頭負(fù)載中影響最小的因素，因?yàn)樗粫?huì)產(chǎn)生非線性的電路特性。

雖然低阻抗探頭泄漏的電流過(guò)多會(huì)引起非線性響應(yīng)或中斷電路工作，但目前使用的低壓、高速信號(hào)探頭已基本上解決了這個(gè)問(wèn)題。例如 In? 探頭、/96A 或 1156A/57A/58A。

圖 1. 示波器探頭的簡(jiǎn)易輸入阻抗模型（包含電阻、電容和電感分量）。

示波器探頭輸入阻抗

假設(shè)信號(hào)源阻抗是電阻，探頭的電阻分量會(huì)形成分壓器（由電路輸出阻抗和探頭輸入阻抗組成），這可以降低測(cè)量信號(hào)的電壓幅度但不改變其形狀（見圖 2）。探頭電阻相對(duì)于信號(hào)源阻抗越小，探頭負(fù)載所減少的測(cè)量波形電壓幅度就越多。此外，探頭阻抗相對(duì)于電路阻抗越小，流入探頭的電流就越大，對(duì)電路產(chǎn)生不良影響的幾率就越高。