想要提升自己使用示波器的技能，請閱讀此文

我所說(shuō)的這些用戶(hù)均犯了同一個(gè)錯誤。為了完成測量任務(wù)，他們花費了大量寶貴的時(shí)間和金錢(qián)選購最好的示波器，再配備上高質(zhì)量的探頭。有時(shí)，他們使用的是示波器自帶的優(yōu)質(zhì)無(wú)源探頭，但有時(shí)，他們也會(huì )花大價(jià)錢(qián)購置華而不實(shí)的有源探頭（明智之舉是升級到有源探頭，有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的詳細說(shuō)明請見(jiàn)另一篇已發(fā)布的博文）。接下來(lái)才是問(wèn)題的關(guān)鍵，他們將一大串附件晃晃悠悠地連接到探頭末端?；蛟S這看上去無(wú)關(guān)緊要，例如連接非常方便的長(cháng)接地線(xiàn)，或者是外觀(guān)非常實(shí)用的紅色長(cháng)輸入線(xiàn)――使探頭可以很容易地連接到抓取器，抓取器再夾在電路板上的部件上。但最后的結果都是相同的，屏幕上的信號“看起來(lái)很糟糕”或他們正在測試的設備開(kāi)始表現異常。這時(shí)，他們常常會(huì )拽住我說(shuō)，“嘿，你們設計的這款探頭，現在不能正常工作了。”

最薄弱的環(huán)節

這些用戶(hù)遇到的情況正是我所說(shuō)的“最薄弱的環(huán)節”。典型的示波器測量有三個(gè)環(huán)節——示波器、探頭以及到被測件的物理連接。您可能花大錢(qián)購買(mǎi)了最好的示波器和探頭，但是為了更容易地連接到被測件，您可能在探頭一端使用了極長(cháng)的引線(xiàn)，這樣測量系統的性能就會(huì )受到該引線(xiàn)性能的限制。連接附件是最薄弱的環(huán)節。它們將會(huì )限制測量帶寬，并會(huì )對被測件增加過(guò)大的負載效應。

我們可以把這些過(guò)長(cháng)的連接附件當成是與探頭串聯(lián)的電感器。由于電感器的阻抗增加與頻率成正比，如果它們連接到探頭的信號引腳，它們就會(huì )限制通過(guò)探頭的信號的帶寬。此外，由于長(cháng)連接附件與探頭輸入之間存在阻抗失配，沿連接線(xiàn)前進(jìn)的信號將會(huì )形成反射，并顯示在示波器上。如果那個(gè)特別長(cháng)的接地引線(xiàn)連接至探頭，也會(huì )出現類(lèi)似結果。受流經(jīng)電纜屏蔽層的接地回路電流的影響，長(cháng)接地會(huì )生成更高阻抗的路徑。這也會(huì )限制探頭的帶寬。此外，因長(cháng)接地引線(xiàn)的感應而產(chǎn)生的阻抗可能也會(huì )在目標接地與探針接地點(diǎn)之間形成電勢差，從而造成測量誤差和較差的共模抑制。如果這還不算糟糕，那么這些特別長(cháng)的連接附件還可能起到天線(xiàn)的作用，從周?chē)h(huán)境中接收噪聲，并將噪聲耦合到您的測量中。最后就是負載。這些與電路接觸的長(cháng)引線(xiàn)現在已成為您電路的一部分，它們的寄生電容和電感會(huì )改變電路的特性。我們將此稱(chēng)為探頭負載。

越短越好

在這點(diǎn)上，我也常常聽(tīng)到這樣的問(wèn)題“如果那些連接附件‘有害無(wú)益’，您為何還要在探頭上配備呢？”我們配備這些附件是為了提供方便。我們用它們來(lái)進(jìn)行定性測量，例如“這就是時(shí)鐘切換嗎？”，那就是“總線(xiàn)上的數據嗎”，“是否在 5V 以上”。它們可以非常方便地環(huán)繞在電路周?chē)?，快速檢查功能。如果您想進(jìn)行定量測量，例如測量上升時(shí)間、過(guò)沖、噪聲電平等，我們建議您拆除這些方便的附件，盡量使用最短連接。也就是穿孔線(xiàn)，越短越好。

請看下面的示例。我拿出自己精選的 2 GHz 有源探頭，并采用三種不同的測量配置：使用長(cháng)線(xiàn)連接到抓取器、僅用長(cháng)線(xiàn)、使用短輸入引腳和接地連接。注意，隨著(zhù)探頭前端附件長(cháng)度的縮短，帶寬逐漸增加。順便說(shuō)一句，為了讓您更容易進(jìn)行測量，我們在產(chǎn)品手冊中公布了這些帶寬限制。

注意，隨著(zhù)附件連接長(cháng)度的縮短，探頭負載（探頭的實(shí)際存在會(huì )改變電路的功能方式）將會(huì )如何降低。在本例中，原始電路會(huì )產(chǎn)生上升時(shí)間為 1.1 ns 的上升沿（綠色跡線(xiàn)）。使用長(cháng)線(xiàn)和抓取器將探頭連接至電路會(huì )增加電路負載，上升時(shí)間變?yōu)?1.7 ns。當我移除抓取器，僅用長(cháng)線(xiàn)進(jìn)行連接時(shí)，上升時(shí)間開(kāi)始好轉，變?yōu)?1.5 ns，不過(guò)您仍能看到連接附件對電路的影響。最后，我移除所有長(cháng)線(xiàn)，直接在探頭上使用最短連接，電路的上升時(shí)間恢復至 1.1 ns。

希望本文會(huì )對您有所幫助

如果以前您一直在錯誤地使用長(cháng)連接附件進(jìn)行重要測量，不要感到沮喪。您在一個(gè)好公司，很多示波器用戶(hù)都犯過(guò)這樣的錯誤，說(shuō)實(shí)話(huà)，我也犯過(guò)。只要記住，使用這些長(cháng)的、方便的連接附件進(jìn)行快速查看沒(méi)問(wèn)題；但如果信號表現異常，您得到的結果不符合預期，那么最好拆掉它們，盡量換用最短的連接。越短越好。

圖中文字中英對照