衰減的示波器探頭
為了最大限度地減少被測器件的容性負(fù)載，大多數(shù)探頭使用x10（也稱為10：1）衰減器。這通常可以調(diào)整或補償，以改善頻率響應(yīng)。以下注釋說明了使用兩個具有不同調(diào)整布置的示例探針的調(diào)整技術(shù)。該指令可應(yīng)用于任何可調(diào)節(jié)的無源探頭，但并非所有這里所述的調(diào)整都是必需的。
補償有兩種類型：低頻（LF）和高頻（HF）。一些探針僅具有LF補償，而其他探針具有兩種類型。Pico示波器探頭在出廠時經(jīng)過高頻補償，無需調(diào)整，但如果您希望在PicoScope示波器上使用不同的探頭，則可能需要調(diào)整其HF補償。
圖1 - 顯示LF修整器的TA131探針
圖2：顯示LF和HF修整器的另一個探針
低頻補償
低頻補償（LFC）涉及調(diào)整x10探頭在kHz區(qū)域的頻率響應(yīng)。LFC必須在高頻補償（HFC）之前進行。
圖3顯示了典型探針的模型。Cp是探針尖端本身的雜散電容。R1是一個串聯(lián)的9MΩ電阻，用于隔離電纜的電容和示波器輸入與被測器件。結(jié)果是形成一個10：1衰減器，其范圍為1MΩ輸入阻抗，即Rscope。
Ccomp1是可變電容器，形成探頭的LFC調(diào)諧部分。Cp用于調(diào)整和匹配R1和Ccomp1的時間常數(shù)與Cscope，Ccable和Rscope設(shè)置的時間常數(shù)。實際上，我們在DC處有一個電阻分壓器，在高頻??（高于幾百kHz）時有一個電容分壓器。Ccomp1代表探頭頂部的修剪器，靠近衰減開關(guān)。
Ccomp2和Rcomp代表探頭的高頻補償（HFC）部分，將在下一節(jié)中討論。
補償探頭LFC部分的最簡單方法是輸入邊緣相對較慢的方波，但重要的是沒有過沖。
圖4顯示了LFC正確時波形的外觀。太多，探頭的高頻（HF）增益將高于其低頻（LF）增益。如果LFC太少，則HF增益將低于LF增益。
圖3：Scope探針模型
圖4：低頻補償
高頻補償
兩個可變因素會影響探頭的高頻響應(yīng)：電纜阻抗和示波器的輸入阻抗。示波器輸入通常不是完美的電容，也具有一些串聯(lián)電感和非線性。
圖5顯示了示波器輸入中使用的陶瓷芯片電容器的典型特性。阻抗在頻率開始再次增加之前會下降。這是由于電容器的串聯(lián)電感。最小阻抗點稱為諧振頻率，表示電感和容性阻抗相等的頻率。
該圖給出了一些見解，即在非常高的頻率（VHF）下，示波器的輸入不如電容器與電容器并聯(lián)那么簡單，并且PCB的非線性特性使這一點變得更加復(fù)雜。高頻示波器的輸入阻抗包括1MΩ的接地電阻和許多雜散電容和電感。它們中的每一個都有自己的串聯(lián)和并聯(lián)電感和電容元件，這些元件在VHF上通常具有非線性特性，使事情變得更加復(fù)雜。
Rcomp和Ccomp2代表探針的HF調(diào)諧組件。該電路通常位于BNC連接器屏蔽盒的PCB上，以最大限度地減少電纜和噪聲拾取的影響。典型的探頭有兩個像這樣的RC網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)都有自己的可調(diào)電阻。一個控制中頻段頻率，另一個控制高頻段。應(yīng)該調(diào)整兩者，直到獲得正確的響應(yīng)。
要調(diào)整探頭的HFC，必須在其中輸入邊緣非常快的方波。波形必須具有快速邊沿（上升時間比探頭短3倍），且過沖很少或沒有過沖。在Pico，我們使用的信號發(fā)生器具有小于3％的過沖和非常快的上升時間。此外，應(yīng)考慮與脈沖發(fā)生器一起使用的50Ω端接器的VSWR，因為低質(zhì)量端接器會導(dǎo)致額外的過沖。
圖5：陶瓷電容器的特性
調(diào)諧探頭時，應(yīng)首先觀察示波器的脈沖響應(yīng)，以使探頭響應(yīng)與直接連接的示波器輸入的響應(yīng)相匹配。圖6顯示了未連接探頭的PicoScope 3206B 200 MHz示波器的脈沖響應(yīng)。輸入脈沖的上升時間為250 ps。 注意：必須使用200 mV范圍（PicoScope中帶有x10探頭的2 V范圍）來調(diào)諧探頭，因為它可以提供最佳的脈沖響應(yīng)。 輕微的過沖和振鈴發(fā)生在大約1 GHz。這主要是由于PCB軌道的雜散電感通向第一個放大器，以及放大器本身導(dǎo)致一些振鈴。
圖6：沒有探頭的PicoScope 3206B脈沖響應(yīng)
圖7顯示了過補償和欠補償脈沖響應(yīng)的外觀。目的是使響應(yīng)盡可能平坦。應(yīng)該注意調(diào)整探頭的上升時間。對于帶有TA131探頭的PicoScope 3206B，上升時間約為1.4 ns。在圖7中，欠補償探頭的上升時間約為10ns，帶寬為40MHz。過補償探頭的上升時間約為1.2 ns，但波形遠非平坦，在100 MHz至300 MHz區(qū)域內(nèi)增益增加。
圖7：第二探頭的過補償和欠補償脈沖響應(yīng)
圖8顯示了完美補償?shù)奶结槨Ｗ屑殭z查表明，振鈴和過沖看起來與我們在圖6中看到的直接連接的脈沖發(fā)生器類似。輕微的駝峰是理想的，因為它使探頭和示波器組合的帶寬比單獨的示波器更多，而不會產(chǎn)生大量的過沖。
圖8：完美補償