示波器探头的降额曲线(Derating Curve)指标对测量结果有什么影响？

为什么电压探头会有降额曲线(Derating Curve)指标，它的意义是什么呢?

绝大多数的示波器电压探头，无论是单端无源探头还是差分有源探头都会有降额曲线指标(Derating Curve).

下图是示波器N287X系列无源单端探头的降额曲线，从曲线观察到，随着信号频率的增加，探头可以测试到的交流RMS值随之变小。要测试到探头额定最大交流 RMS值，其对应的最大频率范围与之标称的最大测试频率范围相差甚远。

N2871A+N2872A+N2873A+N2875A+N2894A 只能在 500KHz 以下频率能达到最大的额定测试电压 400V.

究其原因，以无源单端探头为例，先来了解电压探头为什么会有降额曲线指标。先通过下图来了解无源单端探头与示波器连接结构。

从上图可以看到探头是一个RC(探头电阻与探头电容并联)并联电路，探头与示波器连接也是一个RC(示波器输入电阻同时与补偿电容和输入电容并联)并联电路，两个电路再串联一起。

电容是一个阻抗器件，根据公式 1/2πfC , 可以看出容抗是随着频率变化而变化的。

在输入直流信号的情况下，由于电容隔直通交的特性，整个回路的阻抗达到 10 Mohm，几百伏电压加载在回路中也只能引起极小的回路电流，对探头和示波器并无影响。

在输入交流信号的情况下，输入信号频率较低时pf级的电容表现出极大的电抗，对于整个回路的阻抗影响并不大，然而随着频率的增加，每个电容的电抗都会随着减小，从而引起两个并联电路的阻抗降低，使得整个电路的阻抗降低。如果这时再加载高压信号到回路中，测试回路电流会随之变大，从而会引起测试不准确，甚至有损坏探头和示波器的风险。

下图是N287X系列探头阻抗随频率的变化曲线。

因此在使用电压探头时，无论是单端无源探头还是有源差分探头都需要对所要测试信号特征有所了解(特别是高压高频的信号)，根据信号的频率幅度结合探头的降额曲线指标来选择一款适合的探头来精确测试待测物，同时避免探头和示波器损坏。

但是，高带宽的示波器电压探头却没有这个指标，这又是为什么呢?

通常来讲，高带宽电压探头都是测试高速的低压信号，所以也就没有降额曲线这个指标。以113X系列探头为例，其最大测试电压动态范围只有+/-2.5V.

审核编辑：汤梓红