示波器探頭校準(zhǔn)的重要意義
示波器無源高阻電壓探頭具有通用性，通常一個探頭可以與不同的示波器搭配使用。但不同的示波器，甚至同一示波器的不同輸入通道，輸入阻抗會有差異，這樣當(dāng)探頭切換到帶衰減的檔位時，由于示波器輸入阻抗的差異，勢必導(dǎo)致衰減系數(shù)出現(xiàn)偏差，最終造成測量結(jié)果錯誤。
為了解決這個問題，就要考慮探頭與示波器輸入通道之間的阻抗匹配和頻率補償。探頭補償是針對有衰減的檔位設(shè)計的，當(dāng)探頭切換到無衰減檔位時，補償調(diào)節(jié)無效。
示波器的輸入阻抗可以等效為一個電阻與一個電容的并聯(lián)。電阻的阻值比較好控制，一般偏差不大，而寄生電容則與電路設(shè)計相關(guān)，會有一定的差異。為了補償輸入電容，需要在探頭的衰減檔位上設(shè)計相應(yīng)的補償電路，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電容，補償輸入電容的差異，這就是低頻補償，所有的探頭都具有該功能。然而，由于電路設(shè)計方案不同，該可調(diào)電容的位置也不一樣，但通常在探尖端，如圖 1所示。
調(diào)整補償電容時需接入示波器上的1kHz校準(zhǔn)信號，調(diào)整補償電容，直到方波的頂部最平坦，而不應(yīng)出現(xiàn)欠補償或過補償?shù)那闆r。當(dāng)探頭欠補償時，高頻信號的測量結(jié)果偏小，反之，高頻信號的測量結(jié)果偏大。若示波器上的1 kHz的校準(zhǔn)信號損壞，也可以采用外部的1KHz的標(biāo)準(zhǔn)方波進行校準(zhǔn)，但應(yīng)特別注意以下幾點。
首先，信號波形要接近理想的方波，不應(yīng)出現(xiàn)過沖或上升沿過緩的情況，以免調(diào)節(jié)時影響判斷，信號質(zhì)量可通過探頭無衰減檔評估。
其次，信號頻率應(yīng)為1kHz，頻率過高或過低都會影響補償?shù)恼２僮?，例如出現(xiàn)調(diào)整補償時，信號波形形狀不變，而幅度變化的情況。之所以選擇校準(zhǔn)信號頻率為1kHz，是與探頭本身的頻率特性相關(guān)的，在該頻率下，最有利于觀察補償情況。當(dāng)然，在補償時對校準(zhǔn)信號的幅度并無嚴(yán)格要求，以方便觀察為佳。低頻補償前后的波形如圖2所示。
為了降低探頭的負(fù)載效應(yīng)并擴大補償范圍，通常會將補償電容放置在探尖端。然而，對于帶寬較高的探頭，該補償電容并不能在整個通頻帶內(nèi)都起作用，往往還需要做額外的高頻補償，如圖3所示。
調(diào)整時，把具有高速邊沿且頻率在10KHz到1MHz之間的方波接入示波器，在確定低頻補償已調(diào)好前提下，便輪流調(diào)整兩個高頻補償調(diào)節(jié)孔，直到屏幕上顯示理想的方波。高頻補償前后的波形如圖4所示。
經(jīng)過低頻補償和高頻補償，探頭可達到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。若條件允許，建議每次使用前都對探頭做低頻和高頻補償，在沒有可用信號源的情況下，建議用示波器自帶的校準(zhǔn)信號來完成低頻補償。如需測量頻率在50MHz以上的信號，則需要細(xì)致調(diào)節(jié)高頻補償，并充分利用探頭附件，以獲得良好的測量效果。
