而我們來(lái)看示波器，細(xì)心的朋友們會(huì)發(fā)現(xiàn)在示波器的 BNC 輸入接口旁邊一般都標(biāo)記有 1MΩ的對(duì)地輸入電阻參數(shù)。很多人可能不理解這個(gè)是代表了什么。

 

 

其實(shí)，在使用示波器探頭測(cè)量電路的時(shí)候，由于不希望示波器探頭的接入而改變被測(cè)電路本身的工作狀態(tài)，因此示波器探頭一定是高阻的，即輸入阻抗比較大（兆歐級(jí)別）。而示波器是有一定的電壓輸入范圍的，但是不同的測(cè)量場(chǎng)合又會(huì)有不同的電壓，所以示波器探頭會(huì)有不同的衰減比（1X，10X，100X……）。那么最簡(jiǎn)單的信號(hào)衰減實(shí)現(xiàn)就是電阻分壓，如下圖所示：

 

 

圖中，R1 為示波器探頭上的電阻， Rin 為示波器的輸入電阻。一般 Rin = 1MΩ ，100X 下為 R1 = 99 MΩ ，10X 下 R1 = 9MΩ ，而 1X 下理論上應(yīng)該為 0Ω ，但實(shí)際上 R1 約為幾百歐，一般在 300 歐以內(nèi)

 

 

示波器輸入電容

 

那么按照上面介紹的電阻分壓電路是不是示波器就能用了呢？不是的。

 

大家都知道，實(shí)際中，任何電路都不是理想電路，或多或少都有寄生參數(shù)。示波器與示波器探頭的接口也不例外。由于示波器接口需要同時(shí)將信號(hào)與 GND 連接到示波器探頭上（如下圖所示，一般外圈的金屬是 GND，可以起到與外部屏蔽的作用，內(nèi)部的金屬為輸入信號(hào)），因此，輸入的信號(hào)和 GND 之間就形成了電容。無(wú)論怎樣改進(jìn)示波器接口的設(shè)計(jì)，都無(wú)法消除示波器的輸入電容的寄生參數(shù)。

 

一般示波器的輸入電容典型值為 15pF，14pF，12pF 的都有，圖中所示為 14pF。

 

 

有 R 又有 C，這不就是 RC 低通濾波器嗎？

 

 

我們算下這個(gè) RC 電路的截止頻率。考慮 10X 的檔位，R1 = 9MΩ，Rin = 1MΩ，Cin = 14pF ， 截止頻率為

 

 

這樣一來(lái)，凡是高于 12.64kHz 的信號(hào)都被衰減到不能看了。那么如何解決這個(gè)問(wèn)題？減小 Cin ，不可能，物理的限制就決定了 Cin 必然存在，而且 14pF 本身已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)小的容值了；減小 R1 和 Rin？過(guò)小的電阻必然會(huì)對(duì)測(cè)量的電路造成影響。似乎沒有其他的辦法了。但總歸是有聰明人能夠找到解決辦法：補(bǔ)償電容

 

 

只要滿足

 

 

就能使得在比較高的頻率下，仍然能夠按照正確的 10：1 的衰減比進(jìn)行信號(hào)的傳輸而不發(fā)生信號(hào)的畸變。

 

但是新的問(wèn)題又來(lái)了，不同的示波器 Cin 不一樣，即便型號(hào)一樣，但是由于制造的參數(shù)不一致問(wèn)題可能不同的示波器用同一個(gè)探頭就不一定都能滿足上面的比例關(guān)系。那豈不是要針對(duì)每一個(gè)示波器都要去單獨(dú)制造特定的探頭呢？怎么解決通用性問(wèn)題呢？很簡(jiǎn)單，再增加一個(gè)可變電容。圖中 Cp 所示。

 

 

這樣一來(lái)只需要去調(diào)節(jié)探頭上的可變電容的大小，并從示波器上看波形畸變情況，就可以解決這個(gè)問(wèn)題。

 

示波器一般都會(huì)輸出一個(gè) 1KHz，5V（或以下）的方波信號(hào)，該信號(hào)用作探頭補(bǔ)償校準(zhǔn)。該信號(hào)常用一個(gè)方波符號(hào)加一個(gè)接地符號(hào)標(biāo)示。我們可以將這個(gè)信號(hào)作為信號(hào)源。啟動(dòng)示波器，按下圖所示，把探頭的 BNC 接至通道 1，另一端接到方波信號(hào)輸出端口。

 

 

當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情況時(shí)，說(shuō)明探頭補(bǔ)償不正確，需要使用“調(diào)節(jié)棒”對(duì)探頭上的補(bǔ)償電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。

 

 

 

用調(diào)節(jié)棒擰動(dòng)探頭螺絲孔內(nèi)的螺絲，調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容，以得到正確波形。

 

 

也有的探頭將其設(shè)置在探測(cè)頭一端，如下圖：

 

 

所以，當(dāng)示波器更換新探頭或探頭長(zhǎng)時(shí)間未使用時(shí)，我們應(yīng)該對(duì)探頭進(jìn)行補(bǔ)償校準(zhǔn)。