低壓測量中對示波器探頭的選擇
示波器探頭對測量結(jié)果的準確性以及正確性至關(guān)重要，它是連接被測電路與示波器輸入端的電子部件。簡單的探頭是連接被測電路與電子示波器輸入端的一根導(dǎo)線，復(fù)雜的探頭由阻容元件和有源器件組成。簡單的探頭沒有采取屏蔽措施很容易受到外界電磁場的干擾，而且本身等效電容較大，造成被測電路的負載增加，使被測信號失真。
幾乎所有示波器都標配了10X衰減無源探頭，因為這種探頭是在多種應(yīng)用中進行測量的佳選擇。為覆蓋范圍廣泛的應(yīng)用，通用探頭的帶寬一般在DC-500MHz，一般能夠測量幾百伏的電壓。進行低壓測量的用戶通常會落入使用示波器標配10X探頭的陷阱——后得到的結(jié)果并不準確，因為10X無源探頭在毫伏級的低壓范圍內(nèi)并不能準確地進行測量。
在進行低壓測量時，必需考慮示波器的靈敏度、探頭衰減、系統(tǒng)噪聲、探頭接地、探頭輸入阻抗、AC耦合、探頭偏置和探頭帶寬。
大化示波器的垂直靈敏度
垂直靈敏度表明了示波器垂直放大器能把信號放大到多大。在大多數(shù)泰克示波器上，在沒有連接探頭的情況下，靈敏的垂直設(shè)置是1mV/格。如圖1所示，在連接2X探頭時(通道1)，測量系統(tǒng)的小垂直標度因數(shù)是2mV/格；在連接10X探頭時(通道2)，小的垂直標度因數(shù)是10mV/格。
許多泰克示波器有10個豎格。在10mV/格設(shè)置的系統(tǒng)中使用10X探頭時，100mV信號會把屏幕填滿(10mV/格×10格)。我們?nèi)允褂?0mV作為低壓測量實例。在使用10X衰減探頭時，把示波器通道調(diào)節(jié)到小垂直標度10mV/格，這個信號在屏幕上只跨過了1個豎格。這個實例在圖2中顯示為通道2上的藍色軌跡。但是，在使用2X探頭測量同樣這個10mV信號時，它將跨過5個豎格，因為這條通道的垂直靈敏度可以調(diào)節(jié)到2mV/格。圖2也顯示了使用2X衰減進行的10mV測量，如圖2上的黃色軌跡所示。
用戶應(yīng)一直設(shè)置“V/格”，以便信號幾乎填滿整個屏幕。否則，就不能更詳細地查看信號，示波器數(shù)字化器便得不到全面的利用。在上面的10mV測量實例中，在連接10X衰減探頭時，我們只利用了示波器數(shù)字化器十分之一的處理能力，因為信號在屏幕上只跨過了1個豎格。在2X衰減探頭時，信號能夠跨過5個豎格，現(xiàn)在利用了數(shù)字化器一半的處理能力。利用的數(shù)字化器處理能力越強，捕獲的信號分辨率越高。
改善測量系統(tǒng)的信噪比
探頭的衰減因數(shù)(即1X、10X、100X)是探頭使示波器輸入信號幅度降低的量。1X探頭沒有降低或衰減輸入信號，而10X探頭則會在示波器輸入上把輸入信號降低到信號幅度的1/10。如圖3所示，輸入電壓到達示波器輸入，除以探頭的衰減因數(shù)，表示為VIN除以衰減。
探頭衰減擴大了示波器的測量范圍，可以測量更大幅度的信號。但是，在測量低壓信號時，探頭使信號衰減，然后示波器放大信號，導(dǎo)致信噪比下降。信噪比公式(SNR)為：
其中，Attenuation為探頭的衰減因數(shù)；VNoise一般用示波器產(chǎn)品技術(shù)資料中的隨機噪聲表示。
將此處和以下兩式中的“SRN”改為“SNR”
為使用公式1，必須確定VIN和VNoise。例如，如果在低壓測量中為VIN分配的值為10mV，那么示波器的設(shè)置為1mV/格，而不管探頭衰減是多少；又例如，示波器的隨機噪聲指標為150uV+8%的“V/格”設(shè)置，在1mV/格設(shè)置下，VNoise為230uV。使用這些VIN、VNoise和探頭衰減值，可計算出10X探頭和2X探頭的SNR：
使用10X探頭計算SNR：
在10mV測量中，2X探頭的信噪比為21.7:1；10X探頭的信噪比為4.3:1。很明顯，衰減較低的探頭提高了測量系統(tǒng)的信噪比，因此，這種探頭更適合進行低壓測量。
謹慎使用長地線，特別是在變壓器和開關(guān)單元附近
長地線非常方便，因為用戶只需連接接地一次，便可在地線范圍內(nèi)探測多個測試點。但是，任何一條導(dǎo)線都會分發(fā)電感，分發(fā)的電感會對AC信號做出反應(yīng)。信號頻率越高，對AC電流流動的阻礙性越大。地線的電感與探頭輸入電容相互作用，在某個頻率上將導(dǎo)致振鈴。下面的公式描述了振鈴頻率：
其中：f是振鈴頻率；L是探頭接地解決方案引起的電感；C是探頭的輸入電容。
這個振鈴是不可避免的，可能表現(xiàn)為幅度衰落的正弦曲線。在地線長度提高時，電感會提高，測得信號將在較低的頻率上振鈴。通過限制探頭的接地長度或選擇輸入電容較低的探頭，可以降低振鈴的影響。
按照結(jié)構(gòu)和性能不同分類
①普通示波器。電路結(jié)構(gòu)簡單，頻帶較窄，掃描線性差，僅用于觀察波形。
②多用示波器。頻帶較寬，掃描線性好，能對直流、低頻、高頻、超高頻信號和脈沖信號進行定量測試。借助幅度校準器和時間校準器，測量的準確度可達±5%。
③多線示波器。采用多束示波管，能在熒光屏上同時顯示兩個以上同頻信號的波形，沒有時差，時序關(guān)系準確。
④多蹤示波器。具有電子開關(guān)和門控電路的結(jié)構(gòu)，可在單束示波管的熒光屏上同時顯示兩個以上同頻信號的波形。但存在時差，時序關(guān)系不準確。
⑤取樣示波器。采用取樣技術(shù)將高頻信號轉(zhuǎn)換成模擬低頻信號進行顯示，有效頻帶可達GHz級。
⑥記憶示波器。采用存儲示波管或數(shù)字存儲技術(shù)，將單次電信號瞬變過程、非周期現(xiàn)象和超低頻信號長時間保留在示波管的熒光屏上或存儲在電路中，以供重復(fù)測試。
⑦數(shù)字示波器。內(nèi)部帶有微處理器，外部裝有數(shù)字顯示器，有的產(chǎn)品在示波管熒光屏上既可顯示波形，又可顯示字符。被測信號經(jīng)模一數(shù)變換器（A/D變換器）送入數(shù)據(jù)存儲器，通過鍵盤操作，可對捕獲的波形參數(shù)的數(shù)據(jù)，進行加、減、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的運算，并顯示出答案數(shù)字。
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