示波器作為通用的測量儀器，它的使用離不開與之相配套的探頭，而面對種類繁多的探頭，如何合適的選擇和正確的使用決定了是否能夠準(zhǔn)確安全可靠的測量測試。本篇文章就示波器探頭的選擇和使用展開論述。

接地信號的測量

對于接地信號的測量，通常使用橫河示波器配套的無源探頭701937或701939，即可應(yīng)對大部分的測量情況。但在使用時(shí)應(yīng)注意探頭的接地情況。

首先不應(yīng)隨意更換探頭自帶的接地線，避免接地線連接不良而引入工頻噪聲，同時(shí)其自帶的較短的接地線也避免了接地線過長而產(chǎn)生寄生電感，影響高頻測量使波形失真。

其次被測信號的參考地須和示波器是共地的，且盡可能和示波器是單點(diǎn)接地的，避免過長的地環(huán)路引入的寄生電感，對高頻信號測量的影響。

差分信號的測量

提到差分信號的測量，我們第一時(shí)間想到的會是使用差分探頭進(jìn)行測量。差分探頭無疑是測量差分信號的最優(yōu)選擇，但在實(shí)際使用時(shí)，有一部分用戶會拔去示波器接地端，通過浮地的方法測量——這種方法是絕對禁止!

姑且不說這種測量對可靠性的影響(較高頻的測量時(shí),可能會存在較大的寄生電容,使波形失真)，它本身就不符合儀器的安規(guī)要求!不僅可能對示波器造成不可逆的損壞，更會對操作人員產(chǎn)生潛在危險(xiǎn)，實(shí)際上我們也收到了不少由于示波器未接地或是接地不良而導(dǎo)致示波器基板燒壞的故障報(bào)告。

示波器USB通信接口燒壞

因此差分信號的測量還是需要用到差分探頭，如橫河701977系列的差分探頭測量高壓差分信號或是橫河701925差分探頭測量高速差分信號。除了使用差分探頭測量，我們還可以使用兩個(gè)無源探頭測量差分信號，這種方法可行但也是不推薦的，詳見下文。

雙無源探頭測量差分信號

我們可以調(diào)用示波器的函數(shù)功能，參數(shù)選擇S1(CH1)-S2(CH2)，將兩個(gè)同型號的無源探頭接至被測的兩個(gè)測試點(diǎn)和示波器的CH1、CH2——使用這種測量方法的兩個(gè)測試點(diǎn)必須是參考地電平的，因此無源探頭的接地須參照前文提到的接地方法。

通過這種方法可以得到一個(gè)經(jīng)過函數(shù)運(yùn)算的波形，該波形即為此方法測得的差分信號的波形。顯而易見，這種方法需要占用示波器的兩個(gè)通道，且會受到較大的共模噪聲的影響。

這里采用上述的測量方法，將兩個(gè)全新的701937無源探頭的輸入端均接至同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號源的輸出端，標(biāo)準(zhǔn)信號源輸出0V，我們可以看到示波器上經(jīng)過運(yùn)算顯示的是一個(gè)1.90V基準(zhǔn)噪聲的信號。

標(biāo)準(zhǔn)源輸出0V時(shí)經(jīng)示波器運(yùn)算的波形(紅色)

當(dāng)我們將標(biāo)準(zhǔn)信號源輸出一個(gè)220V60Hz的正弦波，我們可以看到示波器上顯示的波形除了基準(zhǔn)噪聲還疊加了一個(gè)60Hz的正弦波，使噪聲上升至2.73V。

標(biāo)準(zhǔn)源輸出220V60Hz時(shí)經(jīng)示波器運(yùn)算的波形(紅色)

這個(gè)正弦波噪聲的源頭正是源于兩個(gè)無源探頭之間的差異以及示波器通道之間的差異，而這就是通過上述方式測得的共模噪聲：

令該方法測得的差分信號：

那么這種方法產(chǎn)生的共模噪聲抑制比：

這還是在較為理想的狀態(tài)下，使用兩個(gè)全新的同型號無源探頭測量低頻的信號，若是使用老舊的同型號無源探頭或是測量高頻信號，則共模噪聲往往會遠(yuǎn)高于上述值，因此共模噪聲抑制比也會遠(yuǎn)低于上述值。

共模噪聲抑制比(CMRR)

差分探頭和其他探頭相比，有一個(gè)獨(dú)有的參數(shù)，那就是共模噪聲抑制比(CMRR)。

共模噪聲抑制比即差模信號與共模噪聲的比值，它反應(yīng)了差分探頭對共模信號的抑制能力，這個(gè)數(shù)值越大，就說明探頭對共模信號的抑制能力越好。

在差分測量中我們需要得到的是被測信號的差分成分，需要抑制的是被測信號的共模成分，因此測量差分信號時(shí)測得的共模成分自然是我們不需要的，那么它自然而然的就成為了噪聲成分。

差分探頭的設(shè)計(jì)使差分信號的兩個(gè)測量回路盡可能地成為鏡像，雖然鏡像的電路不可避免仍存在差異，因此共模噪聲的存在也不可避免，但是差分探頭的共模噪聲也要遠(yuǎn)小于前文中使用兩個(gè)無源探頭測量差分信號的共模噪聲。

以701977和701978為例，它們在60Hz時(shí)的共模噪聲抑制比可達(dá)到80dB(注：許多廠家標(biāo)注產(chǎn)品該參數(shù)時(shí)習(xí)慣于定義為共模噪聲與差模信號的比值，與通常的定義不同，因此會有負(fù)號，本質(zhì)上沒有區(qū)別)，換算成比值的形式為10000，即測得的差模信號為共模噪聲的一萬倍，而實(shí)測值往往要比這個(gè)標(biāo)定的數(shù)值還要高，基本上可以忽略共模噪聲對差分信號的影響。

正是由于良好的共模噪聲抑制比，因此像701977和701978這樣的差分探頭是測量差分信號的最佳選擇，同樣也可用于接地信號的測量，使用差分探頭測量接地信號還會避免地環(huán)路對測量結(jié)果的影響。

701977、701978規(guī)格參數(shù)

總結(jié)

測量接地信號時(shí)需注意探頭的良好接地，且盡可能縮短地環(huán)路來避免對高頻信號測量的影響;測量差分信號時(shí)，差分探頭無疑是最佳選擇，在測量低頻信號或是對測量波形的質(zhì)量要求不高時(shí)，也可以使用兩個(gè)同型號的無源探頭的測量方法，但無論何時(shí)都必須確保示波器的接地良好。