探頭在測量過程中最常見的錯誤

理想情況下，所有探頭都應該是一條不會對被測設備產生任何干擾的導線，這樣才能精確復制被測信號。但現實情況是，探頭會給電路帶來負載效應，探頭上的電阻、電容和電感元件可能改變被測電路的響應。又因為每個電路不盡相同，每次探測設備，需要選擇對測量影響最小的探頭，這是成功測量的關鍵。

以下這些錯誤，是大家在測量過程中最常見的，請牢記它們并在平時的測量中規避這些錯誤，以便獲得更精準的測量結果。

探頭在交付之前已進行校準，但沒有針對示波器前端進行校準。如果它們未在示波器輸入端上進行校準，就無法得到測量結果。有源探頭和無源探頭的情況也略有不同。

若有源探頭沒有針對示波器進行校準，則您將看到垂直電壓測量結果和上升沿時序（以及可能的一些失真）出現差異。大多數示波器具有參考或輔助輸出功能，還配有指南來引導您完成探頭校準。

無源探頭可以調節探頭的可變電容，使補償與正在使用的示波器輸入完美匹配。大多數示波器都有可以用于校準或參考的方波輸出。探測這個連接，檢查波形是否為方形。根據需要調整可變電容，以消除所有下沖或過沖。

只要將探頭連接到示波器并與設備接觸，探頭就會成為電路的一部分。探頭對設備施加的電阻、電容和電感負載效應會影響你在示波器屏幕上看到的信號。這些負載效應可能會改變被測電路的工作狀態。探頭的基本電路如下圖：

通常，探針的輸入線或引線越長，帶寬減小得就越大。較窄帶寬的測量可能不會受到太大影響，但在進行較寬帶寬的測量時，特別是在 1 GHz 以上時，需要謹慎選擇使用的探針和附件。隨著探頭帶寬降低，將失去測量快速上升時間的能力。為了進行最準確的測量，最好使用盡量短的探針。另外，保持接地線盡量短并靠近系統接地點，也可以確?？芍貜秃蜏蚀_的測量。

如果必須在探針上添加導線才能接觸到難以到達的探測點，那么最好為探針添加一個電阻，以減弱所添加的導線引起的諧振。

許多人認為只有在探測差分信號時才使用差分探頭，卻不知道在探測單端信號時也可以使用差分探頭來節省時間和金錢，同時提高測量的準確性。

差分探頭可以進行與單端探頭相同的測量，并且由于差分探頭在兩個輸入端上有共模抑制，所以差分測量結果的噪聲大為減少。這將幫助你看到被測設備信號更優的表示，而不會被探測所增加的隨機噪聲誤導。

大電流測量：如果使用鉗形探頭測量大電流（10A - 3000A），那么設備必須足夠小，鉗形探頭才能夾住它；如果設備太大鉗形探頭無法夾住，那么工程師可能會想辦法在探頭鉗夾上添加額外的導線，但這會改變被測設備的特性。

最好的解決方案是使用具有柔性回路探頭前端的大電流探頭，叫做 Rogowski 線圈，可以纏繞到任何設備上，還能幫你在不添加未知特性元器件的情況下探測設備，使測量結果保持高度的信號完整性。其測量范圍涵蓋從 mA 級到數百 kA 的大電流。但它只測量交流電流，且靈敏度也低于某些電流探頭。

小電流測量：使用垂直標度較大的示波器設置，可以測量大信號，但小電流信號將被測量噪聲掩蓋；使用較小的垂直標度設置，那么大信號會削波，測量結果也將失真并失效。選擇具有足夠靈敏度和動態范圍的小電流探頭，不僅能夠測量從 μA 到 A 的寬量程，還可以使用多個放大器同時查看大小電流偏差。探頭中的兩個可變增益放大器允許你設置放大視圖以查看小電流波動，還可以縮小視圖以同時查看大電流尖峰。

直流電源上的紋波和噪聲是由較大直流信號上的小交流信號形成的。當直流偏置較大時，可能需要在示波器上使用較大的每格電壓設置才能在屏幕上顯示信號。與小交流信號相比，這樣做會降低測量的靈敏度并增加噪聲。如果使用隔直流電容器來解決這個問題，那么將阻隔部分低頻交流內容而無法觀察到信號在經過設備上的元器件時發生的變化。

使用具有較大偏置功能的電源探頭，可以將波形置于屏幕中間，而無需移除直流偏置。這樣可以讓整個波形都顯示在屏幕上，同時保持垂直標度較小且處于放大狀態。通過這些設置，你可以查看瞬態、紋波和噪聲的細節。

在進行重要測量時，務必選擇具有足夠帶寬的探頭。帶寬不足會使信號失真，令你很難做出明智的工程測試或設計決定。

普遍接受的帶寬計算公式為：評測從 10% 到 90% 的上升沿時，帶寬乘以上升時間等于 0.35。

值得注意的是，整個系統帶寬也是需要考慮的重要因素。通過探頭和示波器的帶寬確定系統帶寬。計算公式如下：

探頭和示波器的噪聲可能會導致被測設備的噪聲顯得更大。選擇具有合適衰減比的探頭，將會減小探頭和示波器所添加的噪聲，從而獲得更準確的信號，更清晰地查看被測設備的情況。

有一種方法可以簡單地估算探頭噪聲大小，就是從探頭的技術資料或手冊中檢索該探頭的衰減比和探頭噪聲電平。許多探頭制造商將探頭噪聲描述為等效輸入噪聲（EIN），并以 Vrms 為單位表示。較高的衰減比使您可以測量較大的信號，但缺點是示波器將檢測到這些比率并同時放大信號及其噪聲。