示波器探头输入电容对于高频测试的影响

为什么经验老道的工程师都要在测试前调整一下探头的档位呢？不同档位除了输入阻抗、带宽、上升时间等不同之外，还有个很重要的参数是输入 ，它对于被测信号究竟有多大的影响？探头的输入电容对于高频信号有很大的影响， 越高，影响也就越大，具体有何影响呢？一、探头负载效应简单来说，探头的负载效应就是在用探头测电路中的其中两点的波形时，在两个测试点中接入了一个负载，而这个负载的大小，会直接影响电路的状态，造成测量结果的不正确性。每个探头都有其输入阻抗，这个阻抗是特性阻抗，不仅仅是电阻，还包含了电容和电感等。由于探头引入的额外负载，所以探头接入被测电路后，会从信号中汲取能量，实际上就会影响被测电路，最恶劣的后果就是电路本来是正常工作的，引入示波器探头后却不正常了，此时容易得出与事实相反的结论。因此我们在进行分析测量时必须考虑到探头的负载特性及测试电路的阻抗匹配。探头在×1档位时，信号直接进入示波器，这类探头在测试点处将其自身的电容（包括电缆的电容）与示波器的输入阻抗连在了一起，这就是探头的负载效应。二、调整探头档位的原因下图是无源电压探头x10档的原理图，其中，Rp (9 MΩ)和C1位于探头尖端内，调节补偿电容C3使得探头和示波器通道RC乘积相匹配，这样就能保证显示出来的波形正常，不会出现过补偿或欠补偿状况。https://p4.itc.cn/images01/20211207/e03fdad5e54245ed9fdd2c6868bf217a.png图2 x10档结构模型此时示波器输入信号衰减为被测入信号的1/10。对于较高频率的输入信号,容抗对于信号的影响会大于阻抗。例如，探头在x10档时，输入阻抗为10MΩ，输入电容10pF，输入信号的频率为100MHz，此时，探头输入容抗为Xc(Cp) = 1/（2×π×f×C）=159Ω，此时容抗远远小于探头阻抗，信号电流更多的会通过输入电容提供的低阻回路，而高阻回路等效为旁路。探头作为测试的第一环节，能否将信号高保真的传输至示波器是能否准确测试分析的重点，所以，在测试较高频率信号时，需注意探头的带宽和输入电容是否合适，下表为ZDS2000系列示波器标配探头参数。表1 ZP1025S探头参数https://p9.itc.cn/images01/20211207/e71176a29d944b7a8af06416e95d8c69.png>以上内容由普科科技prbtek为您分享，如果您在选型/使用过程有什么问题，咨询普科科技官网：www.prbtek.com公司目前致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、逻辑探头、功率探头和光探头等。