示波器无源探头的使用方法

进行探头补偿调节

除了输入电阻之外，所有示波器还具有特定的固有电容。此电容一般较低，通常为数十微微法拉。这不会给直流测量造成问题。这在交流测量中非常重要，因为随着频率增加，输入电容开始起到低通滤波器的作用，而探头补偿用于将示波器的固有输入电容与探头尖端的电容相匹配，这将有效减少所测信号的幅度和脉冲波形误差。

如果探头未经补偿或补偿不佳则会导致测量不准确，包括幅度不准确，以及波形失真，特别是信号的上升和下降边沿失真；如前面所述，探头补偿主要是针对高频交流成分进行补偿，所以当信号频率增加时，探头补偿不佳会导致的测量不准确性更大。

几乎所有示波器都具有一般以 1000 Hz 频率运行的内置方波发生器。此发生器通常标为“Probe Comp.”，并且使用方波和接地符号表示。

图表 1 Probe Comp.

将探头尖端连接至方波源，探头接地线接地：

图表 2 补偿步骤1

然后使用绝缘螺丝刀或工具调整电容，直到方波补偿信号尽可能呈矩形：

图表 3 补偿步骤2

补偿信号的顶端基本呈水平时，表明探头得到适当补偿。过补偿探头会在信号的上升沿产生过冲，而欠补偿探头会在信号的上升沿产生下冲。

图表 4 探头补偿示例

对于过补偿或欠补偿探头，补偿电容会进行调整直至波形具有良好的方形边缘。通常这只需稍加转动即可。

请注意，方波或矩形波具有高频和低频分量，因此可用于探头补偿。

应该在首次使用探头或执行重要测量之前补偿探头。由于不同示波器的输入电容各异，因此将探头用于不同的示波器时也需要进行补偿。在同一示波器的不同端口之间移动探头通常无需进行补偿。但是，频率信号越高，探头补偿越重要。

正确连接地线

在使用无源探头之前，首先要确保地线连接正确。将探头的地线夹牢固地夹在被测电路的接地位置上，尽量使地线夹靠近被测信号点，以减少地线的电感和电阻带来的影响，降低测量误差。同时，要检查地线是否完好无损，避免因地线接触不良导致信号不稳定或测量结果不准确。

选择合适的衰减系数

根据被测信号的幅值大小，选择合适的衰减系数。如果信号幅值较大，可以使用较大衰减系数的探头，如 100:1，这样可以将信号衰减到示波器合适的测量范围内。如果信号幅值较小，则选择较小衰减系数的探头如 10:1，以保证信号在示波器上能够清晰地显示出来。在连接探头到示波器后，一般情况下还需要在示波器上设置对应的探头衰减系数，以便示波器能够正确地对信号进行测量和显示。

但是在某些情况下，示波器可以检测出是 1x 还是 10x 探头，并自动调整设置。这是因为许多 10x 探头在示波器侧都有一个金属探针，如果金属探针与示波器输入端的感应环接触，示波器即知道正在使用 10x 探头。

部分探头可以通过移动侧边上的开关以用作 1x 或 10x 探头。此类探头被称为可切换探头。使用可切换探头时，如果未自动检测到探头衰减，确保相应调整示波器设置。 

示波器无源探头的常见故障及解决方法

信号失真

如果在测量过程中发现示波器显示的信号波形失真，可能是由于探头的带宽不足、输入电容未补偿好或者探头损坏等原因导致的。首先可以检查探头的带宽是否满足被测信号的要求，如果带宽不够，需要更换更高带宽的探头。然后检查探头是否已经进行了正确的补偿调节，重新进行补偿调节操作。如果经过这些操作后信号仍然失真，可能需要检查探头内部的电路是否损坏，如电阻、电容等元件是否出现故障，必要时可以更换探头。

信号衰减异常：

当发现示波器显示的信号幅值明显偏离实际预期值时，可能是探头的衰减系数设置不正确或者探头内部的衰减网络出现故障。首先要检查示波器上设置的探头衰减系数是否与实际使用的探头衰减系数一致，如果不一致，需要进行相应的调整。如果设置正确，可以尝试更换探头或者检查探头内部的电阻、电容等元件是否正常，以确定是否存在故障。

探头尖端损坏：

在使用过程中，如果探头尖端受到撞击、挤压或者过度磨损，可能会导致尖端损坏。损坏的探头尖端会影响与被测信号点的接触质量，从而导致信号不稳定或者测量误差增大。对于损坏的探头尖端，应及时进行更换，以确保测量的准确性和可靠性。

总之，示波器无源探头虽然看似简单，但它是电子测量中不可或缺的重要工具。了解其工作原理、参数、正确使用方法以及常见故障处理，对于准确地进行电子电路信号测量和分析具有重要的意义，能够帮助工程师和技术人员更好地开展电子设备的研发、调试和维护等工作。