示波器是我们最常使用的调试工具了，就像杨建国书里常说的，一旦需要调试电路板，就要打开示波器，它就像人的眼睛。同时，我们也需要了解一些示波器的工作原理才行，否则很可能因为没有用好工具，浪费了很多时间。因此，本文将简单整理一下示波器X10探头的补偿原理，以及未补偿的探头将会引入什么问题等。

以前测试高输出电阻电路时，就因为忽略了万用表的输入电阻，丢了几十uA电流，浪费了不少时间。

纪烈臣，公众号：硬件工程师笔记小心万用表电压档位的输入电阻

数字示波器的混叠也是要注意的，否则测量出来的波形有可能是错误的。

纪烈臣，公众号：硬件工程师笔记注意示波器的混叠

一、x1和x10探头的区别与应用场景

表1 两种探头的区别与应用场景（整理自DeepSeek）

图1.1 无衰减探头的特点、应用场景和注意事项

图1.2 衰减10倍探头的特点、应用场景和注意事项

图1.3 选用建议与常见误区

二、x10探头三种补偿情况实测

图2.1到图2.3波形的测试方法为，探头接在了示波器的校准信号源上，旋转x10探头的补偿旋钮（调整的是电容容值），记录三种补偿情况的测试波形。

校准信号源通常是1kHz，占空比50%，幅值3Vpp的方波。

通过测试波形即可确认探头是否经过了正确的补偿，如图2.3，波形没有任何衰减和畸变。

图2.1 过补偿波形（有圆角）

图2.1 欠补偿（方波过冲）

图2.2 正确补偿，波形没有任何衰减和畸变！

图2.3 测试探头参数

三、x10探头三种补偿情况仿真

三种补偿情况的频率响应仿真结果最能说明情况了，从图3.4中可以看到，正确补偿的红色曲线，幅值和相位是与频率无关的常数！

图3.1 时域仿真电路图

图3.2 输入信号与三种补偿情况的波形对比

图3.3 频率仿真电路图

图3.4 三种补偿情况的频率响应仿真结果

四、x10探头的工作原理

x10探头的内部电路图参见图4.1，作者也提到了使用x10探头时一定确认是否经过补偿，否则将会非常浪费时间，因为测量出来的波形误差很大。它的传递函数参见图4.2，来自《模拟和数字 电子电路基础》。

图4.1 x10探头的内部电路图，摘自模拟电路故障诊断

图4.2 示波器x10探头的传递函数

五、为什么要用x1探头测试噪声？

为什么我们测试噪声一定要用同轴线，而不是用x10探头？从图5.1电路图中就知道了原因，因为如果选用x10探头，那么示波器本底噪声将会更大。示波器x1档位和x10档位的本底噪声参见图5.2和图5.2，噪声相差约10倍，是因为内部放大器的增益相差10倍的缘故。

图5.1 x1探头与x10探头与示波器的内部连接电路，忽略了电容

图5.2 x1探头本底噪声实测约1mVpp@20MHz

图5.2 x10探头本底噪声实测约10mVpp@20MHz

六、总结

本文整理了x10探头的补偿原理，包括x1和x10探头的特点、应用场景与使用注意；实测和仿真了三种x10探头补偿情况的测试波形对比，特别是频率响应最能说明情况：经过恰当补偿过的探头幅值没有任何衰减，且没有任何相移；x10探头的传递函数说明了只要上下臂的RC乘积相等即可忽略C的影响，就是一个简单的电阻分压器；最终展示了为什么测试噪声需要用x1探头，x10探头会比前者噪声大10倍的原因。