探頭是我們觀測波形的第一步，它是連接被測設備與示波器輸入端的電子部件，工程師每天都會使用它捕獲波形，進行測試分析。但是你了解探頭的那些重要參數嗎？

一、帶寬

在我們選擇探頭時，首先要看的參數就是帶寬，探頭和示波器的帶寬定義是一樣的。如圖 1 所示，帶寬所指的頻率是正弦波信號衰減到 -3dB（即高頻處增益下降到 0.707）時的頻率。

圖 1 -3dB 衰減示意圖

那么我們如何根據被測信號的頻率來選擇合適帶寬的探頭呢？

以 1MHz 的方波為例，由于 1MHz 的方波是由 1MHz、3MHz、5MHz、7MHz.。..。. 等正弦波疊加而成，想要得到較為完整的方波信息，最少需要 5 次諧波分量，而且如果想要獲得更加準確的信息，就需要能夠測量到更多的諧波分量。所以選擇示波器和探頭帶寬時至少要選擇被測量方波信號的 5 次諧波頻頻率以上的帶寬。

二、阻抗匹配

探頭輸入阻抗相當于在被測電路上并聯了一個電阻，對被測信號有分壓和增加負載的作用，選擇不當會影響被測信號的幅度和直流偏置。探頭的輸入阻抗要與所用示波器的輸入阻抗匹配，以減小對被測電路的負載作用。另外還需要注意輸入阻抗會隨著頻率的增加而下降。

例如我們在用探頭 X10 檔測量信號，隨信號頻率增加，容性負載影響越明顯，造成探頭與示波器的阻抗不匹配，影響測量結果。為了消除這種影響，我們需要通過探頭端的可調電容進行補償調節，消除低頻或高頻增益。如圖 2 所示：

圖 2 探頭補償調節

三、探頭衰減比

在使用示波器探頭的時候，都會看到上面有標注衰減系數，典型的衰減系數是 1X、10X 和 100X。衰減系數指的是探頭信號幅值的衰減比例，例如 1X 的探頭就沒有對信號進行衰減，而 10X 的探頭就會將信號幅值降到原本的 1/10。需要注意的是在使用探頭的時候，需要根據探頭的衰減系數在示波器上設置好對應的比例，才能得到真實的數值，如圖 3 所示。

圖 3 探頭比率設置

有的探頭上面有 1X/10X 或 50X/500X 這樣的可選檔位，在我們測試的時候檔位的選擇會對測試有什么影響呢？

我們以 ZP1500D 高壓差分探頭為例，圖 4 為其參數配置，一般來說不同的檔位對應的帶寬是不同的。ZP1500D 的 X50 檔配合 5MHz 帶寬，適合測量低頻信號，而 X500 檔位配合 100MHz 帶寬，高速信號測量必選。

圖 4 ZP1500D 參數圖

四、上升時間

上升時間指的是測量信號上升沿（10%~90%）時的最短時間，我們可以把這個參數理解為對上升沿測試的靈敏度，上升時間越短，靈敏度越高，那么對于被測信號的還原度就越高。

在測量脈沖信號上升時間或下降時間時，為了保證合理的精度，探頭和示波器的總上升時間應該比被測脈沖塊 3~5 倍。對上升時間比被測脈沖快 3 倍的示波器 / 探頭組合，預計可以測量 5%誤差范圍內的脈沖上升時間。具體我們可以參考圖 5 被測信號上升時間相對于測量系統的測試誤差關系曲線圖。

圖 5 被測信號上升時間相對于測量系統的測試誤差關系曲線圖

總結：

為了保證獲得更好的精度，使用的探頭需要對于電路的影響降低到最小，所以就需要了解探頭相關參數的概念，這樣我們在選擇探頭的時候就會更加準確。而如果探頭選擇錯誤，就會導致波形失真，從而導致測試數值有偏差。
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