一、什么是示波器探头负载？

将示波器探头连接到在线测试点时，探头本身成了被测电路的一部分，并且会影响测量结果。这通常称为"示波器探头负载"。
在这里，我们展示了被测电路和用于查看所需波形的探头的图表。示波器探头可以建模为电阻、电容和电感。探头上的电阻、电容和电感元件可以改变 DUT的响应，具体取决于探头对电路的负载程度。

 
 
在直流和低频范围内，示波器探头的电阻在探头负载中占主导地位，随着频率的升高，探头的电容成为主要因素。尤其是在选择高带宽示波器探头时，您确实需要仔细查看探头的电容规格，因为这将是您关心的高频范围内探头负载的最主要因素。

二、电阻和电容负载如何在探头的输入阻抗与频率图中发挥作用？

• 探头负载和频率相关！
• 在直流和低频范围，电阻主导负载。
• 在较高的频率范围内，电容占主导地位！

为了说明这一点，请参考一个简单有源探头的阻抗特性图。在它旁边，只有一个简单的电路模型，其中我们显示了探头的输入，有一些串联电感，然后是一个电容器和一个电阻器，并与地平行。



探头的电容和探头的电阻将从探头数据表中获得的实际数字。

很多人认为探头输入阻抗是一个常数。因此，您可能会听说探头具有兆欧输入，或 10 兆欧或 100 千欧，其频率不恒定。因此，您将在左侧看到的是这个特定探头的阻抗图。你会看到它是如何从 1 Mohms 开始的，但随着频率的增加，它会下降，实际上它只有 ~100 ohms，对于这个探头来说，它接近 2 GHz。发生的情况是在直流时，探头为 1 兆欧，但随着频率的升高，1 皮法电容开始短路，探头的阻抗将开始下降。

三、感应负载什么时候会影响测量？为什么要使用尽量短的地线？

我们刚刚了解了电阻和电容负载如何在探头的输入阻抗与频率图中发挥作用。但是，感应负载呢？什么时候会影响测量？



在此示例中，使用带有长接地线的无源探头探测阶跃信号，我观察到探头输出端出现严重振铃。当您在波形上看到振铃时，您如何知道它是来自您自己的电路还是您的探头的负载效应？

您可尝试减少单端探头的接地引线长度。在较小的情况下，相同的信号使用更短的弹簧加载地线进行探测。探测信号（紫色迹线）上的振铃随着较短的接地引线而消失。

请注意，地线是探头电感的主要来源。探头的电感和电容形成一个谐振电路，其谐振频率由此处的公式定义。通过保持接地引线短并保持低电感，您可以将谐振频率提高到足够高以保持在探头带宽之上。然后您将无法再观察到振铃。



四、什么是电阻、电容和电感的负载效应？

当您将探头连接到 DUT 时，示波器探头将成为测量系统的一部分，并为电路引入负载。探头上的这些电阻、电容和电感元件可以改变被测电路的响应，具体取决于探头对电路的负载程度。了解可能影响测量结果和电路运行的探头的电气行为非常重要。



电阻负载效应
电路的电阻负载会影响信号的测量幅度并改变偏置点。这很可能发生在电阻分压器探头上。

• 会减少测试点的振幅和直流幅度
• 线路故障但是有时候连接探头反而能够工作了
• 选择探头电阻大于10倍的信号内阻以保证小于10%的幅度衰减

感应负载效应
感应负载的影响在观察到的信号中表现为振铃。振铃的来源是探头内部电容和地线形成的 LC电路。我们的建议是使用尽可能短的接地线，以尽量减少波形顶部的振铃。地线的电感大约等于每毫米一纳亨。

• 探头地线的感性效应会引起振铃
• 测试结果可能因为振铃造成错误
• 使用尽可能短的地线和输入线

电容性负载效应
电容性负载会以三种方式影响被测电路：它会减慢被测电路的上升时间，从而降低观察测量的带宽。它还会增加您可能正在查看的边缘的传播延迟。我们的建议是尽量减少探头尖端电容，以减少其对被测电路观察到的上升时间的影响。

• 上升时间会变慢
• 系统带宽会下降
• 传输时间延迟增加
• 尽量减少探针端电容，以减少其对被测器件上升时间的影响

五、什么是理想的示波器探头？Vsource，Vin 和 Vout是什么意思？

三个重要的示波器探头术语
 
Vsource – 探针点“之前”的参考信号：探针连接到目标。 如果连接了具有无限输入阻抗的理想探头，则这是探头点处的信号。
•在探头连接DUT之前的探测点的参考信号
•如果连接一个输入阻抗无限大的理想探头，探测到的信号

Vin – 探头加载信号时探头点处的信号。 这是输入到探头的信号。
•在探头连接DUT之后的测试点的信号
•也就是探头的输入信号



Vout – 探头输出的信号或示波器屏幕上显示的信号。
•探头的输出信号也就是示波器屏幕上显示的波形信号(蓝色)



六、什么是理想的示波器探头？

Vsource = Vin = Vout
示波器探头应以绝对的信号保真度, 把任何信号从探头尖端传送到示波器输入上，即探头尖端上发生的信号应逼真地复现在示波器输入上。