原创 揭开测试测量的小秘密——每周一考 【第10周】

EDN China邀请了安捷伦数字测量技术专家，为你揭开一个个小奥秘，带你走出测试测量的一些误区。本期问题：

1、示波器探头的负载效应主要有哪几种，有什么方法可以降低这些负载效应，从而减少对信号量测的影响。 (可参考技术文章
http://www.home.agilent.com/agilent/redirector.jspx?action=ref&cname=AGILENT_EDITORIAL&ckey=1378155&lc=eng&cc=US&nfr=-11143.0.00&pselect=SR.GENERAL)

2、为了提高测量精度，示波器探头通常需要做校准，校准包括哪些内容，如何校准掉探头、电缆及夹具等的频响特性
(可参考可参考技术文章
http://www.home.agilent.com/agilent/redirector.jspx?action=ref&cname=AGILENT_EDITORIAL&ckey=2064864&lc=eng&cc=US&nfr=-11143.0.00&pselect=SR.GENERAL)

3、为什么在测量信号的时候，需要把垂直刻度尽量调整到信号能够满量程显示？

第十周奖品：《数字示波器原理和应用》

本书由安捷伦电子测量仪器与方案方面的专家孙灯亮编著。相信不少从事测试测量工作的工程师都曾在孙先生的新浪博客中，看到其连载的关于数字示波器的技术专栏，而今，这些广受欢迎的文章终于印刷成册了。喜欢测试测量与孙灯亮的文章的童鞋们有福了，参与测试测量活动即有机会免费获取本书一册，数量有限（本书最新出炉，市面上也很少见）。更多介绍>>

我们还欢迎您发送邮件至rain.wang@ednchina.com，贡献您平时遇到数字测试方面困惑的问题，您的问题也很有可能成为每周一考的主题，供网友共同探讨。

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1、示波器探头的负载效应主要有哪几种，有什么方法可以降低这些负载效应，从而减少对信号量测的影响。 (可参考技术文章
http://www.home.agilent.com/agilent/redirector.jspx?action=ref&cname=AGILENT_EDITORIAL&ckey=1378155&lc=eng&cc=US&nfr=-11143.0.00&pselect=SR.GENERAL)

(答案由安捷伦马卓凡提供)   示波器探头的负载效应主要包括电阻效应，电容效应和电感效应。根据测量的需求，在探头选择的时候尽量选用负载效应小的，比如基本的低速信号测量或电压观测，可以选用高阻无源探头；在测量高速传输线上信号的时候，选取电容附载较小的低阻无源探头或者有源探头。在探头使用的时候，用短的接地线或者接地线缠绕在探针上，探头接地接在离信号最近的地上。有源探头尖端使用阻尼电阻，尽量使用较短的针尖引线。

2、为了提高测量精度，示波器探头通常需要做校准，校准包括哪些内容，如何校准掉探头、电缆及夹具等的频响特性
(可参考可参考技术文章
http://www.home.agilent.com/agilent/redirector.jspx?action=ref&cname=AGILENT_EDITORIAL&ckey=2064864&lc=eng&cc=US&nfr=-11143.0.00&pselect=SR.GENERAL)

(答案由安捷伦马卓凡提供)  传统探头校准包括垂直衰减和offset校准，多通道探头之间的延时校准，垂直衰减和偏置校准可以叫做DC校准，示波器扫描输出基准直流信号，用探头测量基准信号得到衰减和偏执参数，对于频响特性，是传统探头校准方法所缺失的功能，Agilent利用磷化铟半导体材料实现在DSAX90000A系列的示波器中小于15ps的校准芯片，并实现最快小于7ps边沿的独立校准源N2806A，不用额外的网络仪和TDR等仪器，就可精确测量探头或电缆等外部连接的TDT(时域传输)，从而补偿探头和电缆连接的高频衰减，修正频域内的幅频特性。

3、为什么在测量信号的时候，需要把垂直刻度尽量调整到信号能够满量程显示？

(答案由安捷伦马卓凡提供)  示波器垂直灵敏度调整是调整衰减比例，测量的范围越大(也就是垂直每格的电压值越高)，代表示波器前端的衰减比例越大，前端衰减多少倍，才采样后的数字系统里要把衰减的比例补偿，就放大相应的倍数，仪器的本底噪声主要来自模拟前端，ADC之前，对于固有的噪声来说，后面数字系统的放大补偿，也就把噪声放大了，前面衰减越大，后面放大补偿越大，噪声也就被放大的越大。

1.    示波器的底噪，垂直灵敏度越大(垂直每格的电压越大)，底噪越大。

2.    探头作为测量系统的一部分，探头衰减比率越大，后面数字系统放大越多，测量结果的信噪比越差，所以如果测量信号本身幅度比较小，尤其测量电源噪声这种信号的时候，这种效应就越发明显，选取探头的时候尽量选取1:1探头，甚至更好的是使用同轴电缆测量减少探头引入的噪声。

3.    在测量时候，尽量用小的垂直幅度刻度，降低仪器仪器底噪所带来的影响。从另外一个角度来说，小的垂直刻度，代表信号越接近屏幕垂直方向的满幅，越接近满幅，代表信号越能利用到ADC的满量程，越能用到ADC的更精密的垂直分辨电压等级(full scale votage / 256 )，(对理想8bit ADC来说，垂直分辨等级为2的8次幂)从而垂直测量精度上来说也越高。