示波器探头应该有高衰减还是低衰减?

当你想进行时域测量时，将使用的标准工具是示波器。所有示波器都需要探头来进行高精度测量，探头需要满足一定的规格，以在背景噪声之上创建准确的信号表示。

在观察探头时，应该使用哪个衰减值，这将如何影响信号再现?我们将与探针带宽一起研究这个规范，以更好地理解在示波器跟踪中可以准确地表示哪些信号。

示波器探头衰减已定义

示波器探头中的衰减是指探头所收集的输入信号的衰减量。衰减的作用是将输入信号的电平降低到一个较低的值。示波器探头制造商通常会提供一个探头与他们的系统，提供可选择的1倍或10倍衰减。在10x模式下，探头采集到的信号降低了10倍(例如，从10v降到1v)，其他探头衰减值可达100倍甚至1000倍。

典型探头由示波器供应商提供。

所有示波器探头本质上都是两根导线，这两根导线之间连接着一些固定的电容和电阻。衰减级别通常是可选择的探针的主体与一个小开关。探头上还可以有一些额外的补偿，可以进行调整，以确保测量过程中准确的信号再现。

示波器探头衰减的目的不一定是单纯因为信号电平对于示波器的测量范围来说太大而降低信号电平。相反，其目的是在探针连接时修改被测电路的导通经验水平。要了解为什么这很重要，我们需要检查示波器的前端输入以及它如何与探头相互作用。

示波器的前端

所有示波器都有一些终端阻抗和输入电容；探头有一个标称电阻额定值和一个电容，前者取决于衰减。当探头插入示波器时，探头+示波器组合产生以下等效电路排列。衰减是由于9 MOhm电阻上的简单电压降引起的(当启用10倍衰减时)。

现代示波器内部的终端阻抗可在1 MOhm(用于低阻抗电路测量)和50 Ohm(用于射频测量)之间选择。除了示波器上的终端输入阻抗外，现代数字示波器的输入一般由更高阶的滤波级组成，最高可达10阶。这减少了带宽的高端，并增加了精确采样具有快速边缘的信号所需的带宽量。

1倍还是10倍?

虽然衰减确实会降低进入示波器的信号电平，但这并不是使用高衰减或低衰减的主要原因。另一个重要的原因与被测电路的负载有关。

当探针连接到测试电路时，电路的输出阻抗有效地与示波器的前端平行。这意味着产生输出信号的电路部分将把该信号传递成一个平行阻抗。实际上，输出信号所看到的阻抗为:

在应用探测时，我们希望确保这等效阻抗是尽可能接近测试电路的真实输出阻抗，以便测试电路的真实电学行为在测量过程中不失真。这就要求R(osc) >> R(电路)。在10x的情况下，示波器的输入阻抗要高得多，这减少了测试电路的负载，因此我们将能够测量具有更高输出阻抗的电路。

50欧姆示波器输入怎么办?

对于需要阻抗匹配输入的系统，例如输出阻抗为50欧姆的射频电路，情况就不同了。在这种情况下，我们仍然可以在到达示波器输入的信号电平上有10倍的衰减，但这需要一个具有输入的特殊探头阻抗匹配为50欧姆．用于测量射频电路的探针示例如下所示。

例50欧姆探头具有高衰减。

在这里，50欧姆匹配阻抗的作用是防止反射到示波器前端，以便在信号带宽内没有反射的情况下准确采样信号。

从技术上讲，可以修改标准供应商提供的探针以产生50欧姆阻抗，但这很可能会受到困扰寄生这样就无法对高频信号进行精确采样。最好只使用正确的探头，或者直接将一个50欧姆的同轴电缆从示波器连接到测试电路。

探测带宽怎么样?

所有示波器探头的另一个重要规格是它们的带宽。探头的带宽正如它的名字所暗示的那样:它是示波器可以收集精确测量值的频带。因为示波器基本上是一个一阶低通滤波器，它将限制可以精确采样的带宽。这是由示波器整个输入级的等效RC时间常数定义的，这是我们将在接下来的文章中讨论的一个重要主题。

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