探測(cè)技術(shù)對(duì)高品質(zhì)的示波器測(cè)量來(lái)說(shuō)，是非常重要的 —— 而探頭通常是示波器測(cè)量鏈中的第一環(huán)。如果探頭的性能不足，就會(huì)在示波器上看到失真訊號(hào)或誤導(dǎo)訊號(hào)，為測(cè)試應(yīng)用選擇恰當(dāng)?shù)奶筋^是執(zhí)行可靠測(cè)量的第一步。
如何使用探頭，也會(huì)影響執(zhí)行精確測(cè)量的能力，影響獲得有用的測(cè)量結(jié)果。本文將透過(guò)8個(gè)重要秘訣，幫助工程師為自己的應(yīng)用選擇適當(dāng)探頭，提高示波器探測(cè)能力，并避免最常見(jiàn)的探測(cè)陷阱。
秘訣1：選擇被動(dòng)或主動(dòng)探頭
對(duì)于低于600MHz的中低頻測(cè)量來(lái)說(shuō)，被動(dòng)高阻抗探頭是很好的選擇。這些探頭堅(jiān)固耐用且價(jià)格經(jīng)濟(jì)，具有大于300V的寬動(dòng)態(tài)范圍和高輸入阻抗，因此可與示波器的輸入阻抗相匹配。不過(guò)，和低阻抗被動(dòng)探頭或主動(dòng)探頭相比，被動(dòng)探頭具有更高的電容負(fù)載，而且頻寬較低。總之，對(duì)于絕大多數(shù)類(lèi)比或數(shù)位電路的通用除錯(cuò)和故障診斷來(lái)說(shuō)，高阻抗被動(dòng)探頭都是一個(gè)極好的選擇。
在寬頻范圍上（大于600MHz）需要執(zhí)行精確測(cè)量的高頻應(yīng)用來(lái)說(shuō)，最好選用主動(dòng)探頭。主動(dòng)探頭比被動(dòng)探頭價(jià)格較高，并且其輸入電壓有限，但是它們的電容負(fù)載顯著降低，因而能更精確地觀察快速訊號(hào)。
秘訣2：使用雙探頭檢查探頭負(fù)載
探測(cè)電路之前，先將一個(gè)探針連接到電路上的一點(diǎn)，然后再將第二個(gè)探頭連接到同一點(diǎn)。在理想狀況下，會(huì)看到訊號(hào)無(wú)任何變化。如果訊號(hào)產(chǎn)生變化，這個(gè)變化是由探頭負(fù)載引起的。
在理想狀況下，示波器采用無(wú)擾線(xiàn)（具有無(wú)限的輸入電阻、零電容和零電感）連接到待測(cè)電路，它能對(duì)待測(cè)訊號(hào)執(zhí)行精確復(fù)制。但在現(xiàn)實(shí)世界中，探頭是測(cè)量的一部分，它會(huì)向電路載入負(fù)載。
如欲檢查探頭的負(fù)載效應(yīng)，首先要將探頭連接到待測(cè)電路或一個(gè)已知的步進(jìn)訊號(hào)，另一端連接到示波器的輸入端。在示波器顯示幕上觀察此軌跡，然后保存，再在顯示幕上調(diào)用以使跡線(xiàn)保留在顯示幕上執(zhí)行比較。之后可將相同類(lèi)型的另一個(gè)探頭連接到同一探測(cè)點(diǎn)，觀察在使用兩個(gè)探頭執(zhí)行探測(cè)時(shí)原始跡線(xiàn)有何變化。為了更隹執(zhí)行探測(cè)，可能需要對(duì)探測(cè)執(zhí)行調(diào)整，或者使用較低負(fù)載的探頭。
秘訣3：使用前的探頭補(bǔ)償
大多數(shù)探頭在設(shè)計(jì)時(shí)，都和特定示波器型號(hào)的輸入相匹配。不過(guò)，各個(gè)示波器之間也是略有差別，甚至在同一示波器的不同輸入通道之間也有差別。所以在將探頭連接到示波器的輸入端之前，一定要確保首先檢查探頭補(bǔ)償，因?yàn)榇颂筋^先前可能已經(jīng)過(guò)調(diào)整，以便和不同的輸入相匹配。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，大多數(shù)被動(dòng)探頭都采用內(nèi)建補(bǔ)償RC分壓器網(wǎng)路。探頭補(bǔ)償是調(diào)整RC分壓器的過(guò)程，以使探頭維持在額定頻寬上的衰減率。
如果示波器能夠自動(dòng)補(bǔ)償探頭性能，使用該功能將會(huì)非常有用。否則，可使用手動(dòng)補(bǔ)償來(lái)調(diào)整探頭的可變電容。大多數(shù)示波器在前置面板上都可提供方波叁考訊號(hào)以對(duì)探頭提供補(bǔ)償。
秘訣4：低電流測(cè)量秘訣
隨著當(dāng)前電池供電設(shè)備和積體電路變得越來(lái)越注重環(huán)保和高效能，工程師迫切需要高靈敏度的低電平電流測(cè)量能力，以確保電流消耗處于可接受的范圍之內(nèi)。需要精確測(cè)量功耗的主要應(yīng)用，是無(wú)線(xiàn)行動(dòng)設(shè)備和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品等使用電池供電的應(yīng)用。
為了盡量延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，工程師需要最大限度降低產(chǎn)品在整個(gè)使用壽命中的功耗。功率定義為P＝V×I。降低設(shè)備功耗的主要方法是在電源電壓固定不變的情況下，減少設(shè)備的平均電流消耗。
測(cè)量由電池供電的行動(dòng)設(shè)備的電流消耗，最主要的挑戰(zhàn)是電流訊號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍非常寬。行動(dòng)設(shè)備通常需要在活動(dòng)狀態(tài)，與閑置或待機(jī)電流模式之間來(lái)回切換?？墒牵@種方法并不適合測(cè)量從不到1毫安培快速變到幾安培的小電流， 因?yàn)殂Q形電流探頭的動(dòng)態(tài)范圍和靈敏度都非常有限，僅有幾毫安培。而且，為獲得更精確的測(cè)量，工程師必須不定期地對(duì)探頭執(zhí)行消磁處理，以消除探頭核心的殘馀磁性，并補(bǔ)償鉗形電流探頭的直流偏置。
秘訣5：使用差動(dòng)探頭執(zhí)行安全浮動(dòng)點(diǎn)測(cè)量
