在記憶示波器（或數(shù)字存儲示波器，DSO）中，負載效應是指探頭或示波器輸入端對被測電路的影響，可能導致信號失真或測量誤差。為了優(yōu)化測量設置并減少負載效應，可以從探頭選擇、接地方式、探頭補償和示波器設置等方面入手。以下是具體方法：

一、選擇合適的探頭

1. 使用有源探頭
   • 原理：有源探頭內(nèi)置放大器，輸入阻抗高（如 1MΩ 并聯(lián) 1pF），負載效應遠小于無源探頭。
   • 適用場景：高速信號（>500MHz）、低幅度信號（如 μV 級）。
   • 示例：測量 1GHz 信號時，使用有源探頭可顯著減少對信號的影響。
2. 降低無源探頭的輸入電容
   • 方法：選擇輸入電容較小的無源探頭（如 6pF 替代 20pF）。
   • 限制：無源探頭的輸入電容通常較高（10~20pF），適合低頻信號（<100MHz）。

二、優(yōu)化接地方式

1. 使用短接地線
   • 原理：長接地線會引入寄生電感，導致高頻信號失真。
   • 操作：將探頭接地夾直接連接到最近的接地點，或使用彈簧接地線。
   • 示例：測量 100MHz 信號時，接地線長度應 <2cm。
2. 使用接地環(huán)（Ground Loop）
   • 原理：接地環(huán)可減少接地路徑的電感，提高高頻信號的測量精度。
   • 適用場景：差分信號或高頻信號測量。

三、正確進行探頭補償

1. 調整探頭補償電容
   • 原理：無源探頭通過分壓電阻和補償電容匹配示波器輸入阻抗。
   • 操作：
     • 將探頭連接到示波器的校準信號輸出端（通常為 1kHz 方波）。
     • 調整探頭上的補償電容，使方波的上升沿和下降沿對稱。
   • 重要性：補償不當會導致信號過沖或欠沖，增加測量誤差。

四、調整示波器輸入設置

1. 設置輸入阻抗
   • 原理：示波器通常提供 1MΩ 和 50Ω 兩種輸入阻抗。
   • 選擇建議：
     • 1MΩ：適用于高阻抗電路（如 CMOS 電路）。
     • 50Ω：適用于低阻抗電路（如射頻電路），但需配合 50Ω 匹配的探頭。
   • 示例：測量 50Ω 傳輸線信號時，應選擇 50Ω 輸入阻抗。
2. 調整輸入耦合方式
   • 原理：選擇合適的耦合方式（DC、AC 或 GND）可減少直流偏置或低頻干擾。
   • 選擇建議：
     • DC 耦合：適用于包含直流分量的信號。
     • AC 耦合：適用于交流信號，可去除直流偏置。
     • GND 耦合：用于檢查示波器的零點漂移。

五、使用差分測量（如適用）

1. 原理：差分探頭測量兩個信號之間的差值，抗共模干擾能力強，負載效應小。
2. 適用場景：LVDS、USB、HDMI 等差分信號。
3. 示例：測量 USB 2.0 信號時，使用差分探頭可減少共模噪聲的影響。

六、避免信號反射

1. 原理：信號反射會導致波形失真，增加測量誤差。
2. 操作：
   • 使用 50Ω 匹配的探頭和電纜。
   • 在被測電路的輸出端添加終端電阻（如 50Ω）。
   • 示例：測量高速串行總線時，確保信號路徑的阻抗匹配。

七、實踐建議

1. 低頻信號（<100MHz）：
   • 使用 10:1 無源探頭，確保接地線盡可能短。
   • 定期進行探頭補償。
2. 高速信號（>500MHz）：
   • 優(yōu)先選擇有源探頭或差分探頭。
   • 使用 50Ω 輸入阻抗和匹配電纜。
   • 避免使用長接地線。
3. 高壓信號：
   • 使用高壓探頭，確保安全隔離。
   • 輸入阻抗和帶寬需與被測信號匹配。

八、總結

通過以上方法，可顯著減少記憶示波器的負載效應，提高測量精度和信號完整性。