示波器探頭是如何補(bǔ)償校準(zhǔn)的

示波器探測信號，一般有兩種連接方式，第一種是利用同軸電纜把被測信號接到示波器的通道上，第二種是利用探頭把測試信號接到示波器的通道上。大部分工程師在做電路調(diào)試的過程中，通常需要利用探頭把被測信號引到示波器的通道上。

在利用探頭探測信號過程中，很多工程師都是拿起示波器就開始直接探測信號，大部分工程師會忘記要對示波器和探頭進(jìn)行補(bǔ)償校準(zhǔn)，最后導(dǎo)致工程師走了很多彎路，測試結(jié)果和波形不準(zhǔn)確，浪費(fèi)大量的時間找不到是示波器的問題還是被測電路本身的問題？測試效率大大降低，從而延緩產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度。

示波器探頭的基本種類

示波器的探頭有電壓探頭、邏輯探頭、電流探頭、溫度探頭、傳感器、光電探頭等。其中電壓探頭是工程師使用最多的示波器探頭。電壓探頭分為無源探頭和有源探頭。有源探頭又分：單端探頭、差分探頭、三模探頭等類型。

電壓探頭：大多數(shù)示波器的探頭是電壓傳感器，探頭探測和傳感的是一個電壓信號并傳送電壓輸入到示波器中；

電流探頭：被設(shè)計為檢測通過一根電線的電流，探頭變換檢測到的電流成為相應(yīng)的電壓信號，然后再將電壓信號傳送到示波器輸入端；

光電探頭：檢測光功率，并將光信號變換為示波器接收的電壓信號；

溫度、機(jī)械等傳感器：用于測量不同的現(xiàn)象；

邏輯探頭：用于探測多路并行的數(shù)字信號，進(jìn)行邏輯分析功能。

探頭為什么要校準(zhǔn)？

示波器探頭是把測試信號傳送到示波器輸入端的連線，示波器連接上探頭，它就成為電路的一部分。

探頭作為示波器的一個重要組成部分，如何正確使用探頭，對測試結(jié)果影響非常大。特別是有源探頭，目前有源電壓探頭的帶寬最高可達(dá)33GHz，有源探頭都有放大器，放大器的增益和偏置隨著溫度和時間老化可能會有漂移，在利用探頭探測信號之前，需要對探頭進(jìn)行補(bǔ)償，通過對探頭的校準(zhǔn)來補(bǔ)償探頭的漂移，經(jīng)過探頭的補(bǔ)償校準(zhǔn)后，可以提高探頭的測試精度，同時可以檢查探頭的好壞，如果探頭有問題，探頭補(bǔ)償就會Fail。

注意：不同型號的探頭校準(zhǔn)方法可能不一樣，本文詳細(xì)介紹了不同類型探頭的校準(zhǔn)步驟和操作視頻。

如何校準(zhǔn)無源電壓探頭

利用示波器探頭去探測被測信號，使用前一定要進(jìn)行探頭補(bǔ)償校準(zhǔn)，使探頭與示波器匹配，保證示波器系統(tǒng)的測量精度。下面介紹示波器探頭的校準(zhǔn)步驟，只要簡單的幾步即可輕松完成無源探頭的補(bǔ)償校準(zhǔn)。建議示波器開機(jī)預(yù)熱30分鐘時間后進(jìn)行探頭校準(zhǔn)。

老一代P6139無源探頭校準(zhǔn)步驟

Step1:將無源探頭接到示波器通道上；

Step2:將無源探頭前端夾住示波器的校準(zhǔn)信號和地線；

Step3:按一下示波器的Autoset，觀察示波器上的波形，看看是不是標(biāo)準(zhǔn)的方波，如果不是標(biāo)準(zhǔn)的方波，需要利用探頭標(biāo)配工具調(diào)整探頭上面的電容，在無源探頭上有個可調(diào)電容旋鈕，用螺絲刀擰動，直至標(biāo)準(zhǔn)的方波波形，判斷的標(biāo)準(zhǔn)如下圖。

新一代TPP系列無源探頭校準(zhǔn)步驟：

Step1:將無源探頭接到示波器通道上；

Step2:將無源探頭前端夾住示波器的校準(zhǔn)信號和地線；

Step3:點(diǎn)擊示波器的通道菜單，點(diǎn)擊探頭設(shè)置，點(diǎn)擊補(bǔ)償探頭；

Step4:查看探頭補(bǔ)償后的狀態(tài)，如果是Pass，說明探頭校準(zhǔn)合格，如果Fail，說明探頭有問題。

有源電壓探頭補(bǔ)償原理

有源電壓探頭的補(bǔ)償就是對DC增益和偏置校準(zhǔn)，利用夾具把輸出標(biāo)準(zhǔn)的DC直流電壓接到示波器的探頭，再把探頭接到示波器的通道，示波器測出來的電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到校準(zhǔn)因子，然后利用校準(zhǔn)因子修正探頭的DC增益和偏置的偏差。

如何校準(zhǔn)有源電壓探頭

如果利用有源探頭去探測信號，使用前要進(jìn)行探頭補(bǔ)償校準(zhǔn)，使探頭與示波器匹配，保證示波器系統(tǒng)的測量精度。因此，拿到有源探頭，先要補(bǔ)償校準(zhǔn)，有源探頭和示波器第一次使用時必需要補(bǔ)償校準(zhǔn)，如果換了示波器的不同通道測量時，也需要校準(zhǔn)。建議示波器開機(jī)預(yù)熱30分鐘時間后進(jìn)行探頭校準(zhǔn)。

Step1:把探頭插到示波器的通道上，探頭的探測前端和探頭校準(zhǔn)夾具正確連接，夾具的BNC口通過BNC電纜與示波器的DC Probe Calibration校準(zhǔn)輸出連接，還需要給探頭校準(zhǔn)夾具供電，見下圖；

Step2:點(diǎn)擊示波器中Vertical菜單下的“Probe Cal…”選項(xiàng)，見下圖；

Step3:選擇對應(yīng)需要校準(zhǔn)的探頭所在通道，按下“Compensate Probe”按鈕，見下圖；

Step4:查看探頭補(bǔ)償后的狀態(tài)，如果顯示"Compensated"狀態(tài)，說明探頭校準(zhǔn)合格，如果Fail，說明探頭有問題，見下圖。

總結(jié)

探頭作為示波器的一個重要組成部分，如何正確使用探頭，對測試結(jié)果影響非常大。在利用探頭探測信號之前，需要對探頭進(jìn)行補(bǔ)償校準(zhǔn)，提高探頭的測試精度。本文詳細(xì)介紹了不同型號的無源和有源電壓探頭的校準(zhǔn)步驟，保證了測試精度，大大提高測試效率，從而加快產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度。

審核編輯：符乾江