1.测量示波器时需要避免的七个常见错误 2.使用示波器的方法 - 示波器的基本实验 3.关于示波器探头的信息 11 个误解 4.充分发挥示波器的潜力 6 大秘诀 5.示波器探头 - 八种提高示波器探测能力的技能 6.对波器无源探头补偿 7.拆下示波器无源探头，看看里面有什么秘密 8.使用示波器的方法 - 用示波器测量电源噪声 9.泰克百科学校 10.麦科信仪器
理想情况下，所有探头都应该是不会干扰被测设备的导线。当连接到您的电路时，输入电阻无限大，电容和电感为零。这将准确复制被测信号。但现实是，探头会给电路带来负载效应。探头上的电阻、电容和电感元件可能会改变被测电路的响应。
探头出厂后已校准，但未校准示波器前端。如果不校准示波器输入端，就得不到正确的测量结果。 无源探头可调节探头的可变电容，使补偿与正在使用的示波器输入完美匹配。
探头具有电阻、电容和电感特性 
。通常，探针的输入线或引线越长，带宽就越大。窄带宽的测量可能不会受到太大影响，但在测量宽带宽时，特别是在1GHz在上述情况下，需要仔细选择使用的探针和附件。随着探头带宽的降低，您将失去测量快速上升时间的能力。 此外，最好使用较短的接地线，因为它们越长，引入的电感就越多。保持接地线尽可能短，并尽可能靠近系统接地点，以确保重复和准确的测量。
差分探头可以进行与单端探头相同的测量，并且由于差分探头在两个输入端上有 共模抑制，因此差分测量结果的噪声大大降低。这使得您可以看到被测设备的信号更多 好的表示，不会被检测到的随机噪声误导
使用适合被测设备的大电流探头；使用具有足够灵敏度和动态范围的小电流探头来捕捉信号的所有内容和细节。
当直流偏置较大时，在屏幕上显示信号可能需要在示波器上使用较大的每个电压设置。与小交流信号相比，这将降低测量灵敏度，增加噪声。这意味着在测试过程中无法获得信号交流部分的准确表示。 使用具有较大偏置功能的电源探头，波形可以放置在屏幕中间，而无需移除直流偏置。这使得整个波形显示在屏幕上，保持垂直标度小，放大。通过这些设置，还可以查看瞬态、纹波和噪声的细节。
探头和示波器形成了一个系统，对带宽的整体影响大于单独影响。 例如，假设您的示波器和探头带宽都是 500 MHz 。根据上述公式，系统带 宽将为 353 MHz 。
探头和示波器的噪声可能会导致被测设备的噪声更大。为工程师的应用选择具有适当衰减比的探头将降低探头和示波器添加的噪声。因此，工程师可以获得更准确的信号，更清楚地检查被测设备。
从探头的技术数据或手册中检索探头的衰减比和探头的噪声电平，可以简单地估计探头的噪声大小。
低负载的有源探头是它们最常被忽视的优点。当探头与目标接触时，探头成为其测量电路的一部分。探头与电路之间的这种紧密接触效应称为探头负载。负载越大，探头对被测信号的干扰就越大。探头制造商对探头的输入电阻和电容做出了规定。典型的 500 MHz 无源探头并联 10 M?，电容 9.5 pf；而典型的 1 GHz 并联是有源探头 1 M?，电容 1 pf。在直流中，无源探头看起来像被测电路中的一个 10 M? 有源探头将是对地阻抗 1 M?。两者都有很大的阻抗，这意味着对低频信号没有明显的影响。探头电容在较高频率下会对被测电路产生不利影响。例如， 在 75 MHz 在频率下，将呈现无源探头电容 150 ? 对地阻抗，有源探头电容将呈现2.5 K? 对地阻抗。有源探头的小电容会导致 10 kHz 上述交流信号的负载低于无源探头。
10:1 的无源探头和 1:1 无源探头可用于测量 1Vpp 但是 1:1 无源探头会带来更有利的信噪比。
很多时候，需要分析的有用信号是位于相对较大直流信号顶部的交流信号。测量直流电源的纹波和噪声是一个常见的例子。老派的方法是将大电容与探头串联，将直流重量隔离开来，使信号在屏幕上中间，放大分析。，如 N7020A 电源探头。探头偏置位于向探头注入零电压的示波器和探头，最好位于探头大电阻值探头电阻器后面。探头偏置的优点是只消除直流。低频内容在使用隔直时也被过滤掉。在测量直流电源上的纹波和噪声时，隔离可以过滤掉低频电源漂移和电源变化。探头偏置的另一个优点是用户调整接入偏置，示波器知道消除了多少直流，并且可以显示信息，并在操作或自动测量中使用。
选择正确的示波器探头
探头用于连接示波器和被测器件（DUT），它们对信号完整性至关重要。 市场上有成百上千种示波器探头出售。你如何选择正确的？ 一个问题没有唯一的答案，因为每个设计都不一样。然而，正在这样做 在做出决定之前，你需要考虑一些不同的探头特征。
探头的带宽描述了探头可以向示波器传输多少频率。探头带宽不足也会导致严重的信号衰减。探头带宽的选择方法与示波器带宽相同。
探头有不同的衰减比(有时可以切换)，它会改变信号进入示波器 尺寸。如果衰减较高，可以检查较高的电压，但也会使示波器内部放大器噪音较高。衰减较低意味着你看到的示波器噪音较低， 但负载效应可能会使您的信号变形。
没有探头能完美地再现你的信号，因为当你将探头连接到电路时， 探头将成为电路的一部分。这种现象被称为负载效应。向系统增加不必要的负载可能会导致测量不准确，甚至改变信号的波形！
：最好确保探头的电阻超过电源内阻的十倍，以降低范围 小于 10%。 ：确保探头的校准电容负载符合您的设计参数。 ：使用尽可能短的地线来减少电感负载(在信号中显示为振铃)。
无源探头通常价格便宜，使用方便，坚固耐用。无源探头是一种通用且准确的探头类型。它们通常产生相对较高的电容负载和较低的电阻负载。检测带宽小于 600 MHz 无源探头在信号中非常有用。
有源探头使用有源探头器件来放大或调节信号，并需要电源才能工作。它们能够支持更高的信号带宽。有源探头比无源探头的价格要高得多，并且不像无源探头那么坚固耐用。有源探头的负载效应通常比无源探头小。
无源探头非常适合于定性测量，例如检查时钟频率、查找错误等。有源探头则在定量测量方面表现出色，例如输出纹波或上升时间。
技巧 1：选择无源探头还是有源探头？
技巧 2：使用双探头检查探头负载
技巧 3：使用前的探头补偿
技巧 4：高灵敏度、宽动态范围电流测量
技巧 5：使用差分探头进行安全浮置测量
技巧 6：检查共模抑制
技巧 7：检查探头耦合
技巧 8：阻尼谐振
阻尼电阻主要作用就是抵消探头寄生电感带来的系统频响上的尖峰，阻尼电阻过小尖峰很大，时域波形会出现较大的过冲，阻尼电阻过大又会导致系统带宽不足，实际的取值往往是根据探头和示波器特性，经过调试权衡出来的一个中间值。
有关示波器探头学习资料可见泰克的60C-6053-12.pdf《探头ABC入门手册》，文末有链接。 上图为使用示波器的默认 1 MΩ 输入，连接到 10:1 无源探头时系统的简化模型。请注意，许多较高带宽的示波器还具有用户可选择的 50 Ω 输入端子选择，这种选择通常用于有源探头端子和／或使用 50 Ω BNC 同轴电缆从 50 Ω 电源直接输入信号时。
实际中，任何电路都不是理想电路，或多或少都有寄生参数。示波器与示波器探头的接口也不例外。由于示波器接口需要同时将信号与GND连接到示波器探头上，因此，输入的信号和GND之间就形成了电容。无论怎样改进示波器接口的设计，都无法消除示波器的输入电容的寄生参数。一般示波器的输入电容典型值为15pF。 我们来算一算这个RC电路的截止频率。考虑10X的档位，取R1=9M，Rin=1M,Cin为15pF，则截止频率为 减小 Cin，不可能，物理的限制就决定了Cin必然存在，而且 15pF本身已经是一个相当小的容值了；减小 R1和 Rin ?过小的电阻必然会对测量的电路造成影响。看起来是相当棘手的困难，但总归是有聪明人能够找到解决办法——补偿电容： 只要满足： 不同的示波器Cin不一样，即便型号一样，但是由于制造的参数不一致问题可能不同的示波器用同一个探头就不一定都能满足上面的比例关系。那岂不是要针对每一个示波器都要去单独制造特定的探头呢？怎么解决通用性问题呢？很简单，再增加一个可变电容 Cp 低频补偿电容，Cp和Ct都可以用于补偿，但几乎所有的探头都选择固定Ct去调整Cp，因为Ct不仅会影响低频的零极点，对高频响应的影响也非常大，而调整Cp对高频几乎没有影响。
整理总结下：为了提高探测动态范围，设置分压电阻；由于寄生电容导致带宽减小。该寄生电容难以减小，减小分压电阻会增加信号失真可能性，因此有了补偿电容。为了在任意频率下分压效果不变，则电容容值与电阻为反比关系： 为了灵活调节，又增加了可调电容Cp，满足多种需求。
前面介绍了10X设置下，探头及线缆上主要为9M电阻和用于补偿的阻容网络，那么设置为1X模式时，探头及线缆上是不是近似为0欧呢？网上相关实验测试，1X模式下内芯的电阻有300多欧姆，其中表笔部分近似为0，其余都在后面连接线上。实验室测试，内阻大约110欧姆。
内阻不为0欧姆这个问题解释起来比较复杂： 链接6中提到：涉及到波过程的分析。简单来说就是，由于示波器探头的线比较长，因此信号在传播的过程中，不能把线路看成一个集总参数，而应该考虑分布参数模型。 而考虑这样的模型之后，就需要对其中的分布参数进行优化，最早是Tek公司来研究这个问题，并根据特征阻抗来计算出合适的电阻。Tek公司根据10X这一档位下对示波器的线的参数进行优化，这也就是我们用万用表测出来的330欧 。
考虑 330欧电阻后再来分析1X为什么带宽低。 图中 R1=0欧， Ct被短路。由于参数已经优化过了，我们仅仅将示波器探头的线看作是一个330欧电阻。信号为10Mhz时，Cin阻抗为1k，分压后信号增益为0.77。
链接7中提到： 无源探头等效电路图： 示波器测量系统简单模型： 其中RS1为源内阻，这里取经验值25欧姆；RD1是无源探头的输入阻尼电阻，仿真的时候会扫参这个电阻值；L1是探头线缆的寄生电感，取经验值500nH；C1是探头线缆寄生电容和示波器输入电容的和，也是根据经验取100pF；R1是示波器的输入阻抗，为1M欧姆。
把RD的取值作为扫描的参数，取1、25、50、75、100、150和200欧姆，系统的频率响应和阶跃响应如下：
由上可知，，简化的系统模型如下： 10X探头下示波器测量系统简化模型：
示波器探头分类有哪些？该怎么选？ 无源探头不需要外接示波器电源，细分：。有源探头需要外接示波器电源为探头中的有源器件（例如晶体管和放大器）供电，并提供比无源探头更高的带宽性能，可分为：。每一大类都包括许多不同类型的探头，每种探头都有其最适合的用途。 ：无源探头由导线和连接器制成，在需要补偿或衰减时，还包括电阻器和电容器。探头中没有有源器件（晶体管或放大器），因此不需为探头供电。一般是最坚固、最经济的探头，它们不仅使用简便，而且使用广泛。电压动态范围大、物理性能和电气性能强健。 ：电容负荷大、没有足够的带宽、受地线影响、探头尖端不够尖（且尖端容易损坏）、很难连接表面贴装器件。 有些有源探头需要外部电源单独供电，有些可以通过示波器探头接口取电。由于探头内部有运放做了一级阻抗变换，示波器默认采用50Ω阻抗即可。
：因为有源探头外壳（靠近探针处）内置了一个小型有源放大器，因此有源探头的输入电容可以保持在非常低的水平，通常低于 2pF。这种低电容在高频率上产生了高输入阻抗，可广泛使用在高速数字量测领域。 ：有源探头的价位高，动态范围小，静电敏感，校准麻烦。
具体可参考《探头选型指南》。
2.一个信号的旅程
从您把示波器探头连接到器件的那一刻起，信号就开启了一次瞬间即可完成的重大旅程。它必须跨过五个不同的“模块”，才能完成从器件到示波器，最后返回显示器的整个旅程。
2.1 从被测器件（DUT）到示波器前端
2.2 模拟输入信号调节
这三个步骤所完成的处理工作取决于 V/格和偏置设置的值，而这两个值则最终取决于您测量的是低电平信号还是高电平信号。首先，信号会在衰减器模块中进行缩放；衰减器模块是一个电阻分压器网络。如果测量的是高电平输入信号，那么信号会被衰减（或减小）。如果您输入的是低电平信号，那么信号会在不做任何衰减的情况下传输到下一步。您可能会经常输入直流偏置信号，但又希望在 0 V 的屏幕中心显示它。为了实现这一点，就会在信号上添加具有相反极性的内部直流偏置，以便转换标度。这样，信号就会显示在屏幕的中央。
最后，信号会进入可变增益放大器。这种放大器会根据您的 V/格设置来增加或减少信号增益。是增是减，这里仍要取决于您测量的是低电平还是高电平信号。如果您测量的是低电平信号，对应的可能是低 V/格的设置，因此它告会诉放大器应当增加增益，以便您充分利用 ADC 的全部范围。如果您测量的是高电平信号，那么它应该已经在第一步中进行了衰减，而在这里放大器可能会通过降低增益来执行进一步的衰减，以让信号降低到 ADC 的动态范围内。
2.3 模数转换和触发系统
2.4 时基和采集存储器
时基模块能够控制开始和停止 ADC 采样的时间，对应的是刚刚在上一步骤中确定的触发事件。此外，时基模块还会根据示波器的可用采集存储器深度和时基设置来控制 ADC 采样率。