測試、除錯與量測儀器

示波器探棒(oscilloscope probe)

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示波器探棒是把你的電路接到示波器的那條線與尖端——而它遠不只是一條線。普通的線會帶來太多電容與負載,反而扭曲你想看的那個訊號。一支正規探棒是內建在線中的一個小而巧妙的電路,讓它能輕輕地在節點上「啜飲」,再把忠實的副本送到示波器。多數實驗檯探棒上都有一個標著 x1 與 x10 的小開關,而搞懂這個開關在做什麼,是初學者能學到最有用的事情之一。

在 x10 位置,探棒內含一個串聯的 9 MΩ 電阻。示波器本身的輸入是 1 MΩ,於是兩者組成一個 10:1 的分壓器:探棒把訊號的十分之一送進示波器,示波器再把讀數乘回十倍。為什麼要刻意丟掉九成訊號?因為電路現在看到的是 10 MΩ 而非 1 MΩ,負載小了十倍,而搭配的電容網路也降低了節點感受到的電容——所以探棒對快速、高阻抗訊號的干擾小得多。代價是示波器輸入端的訊號小了十倍,這在很小的訊號上會犧牲一點靈敏度、增加一點雜訊。這就是為什麼處理微弱訊號時有時會切回 x1。

為何重要:x10 探棒藏著一顆用來補償的微調螺絲。探棒的電容必須調到與示波器的輸入電容相配,否則方波會出現圓角或尖角,每一次量測都會悄悄出錯。每台示波器都有一個小小的方波測試端子正是為此:把探棒夾上去、調整微調器,直到方波有俐落平坦的頂部,你就校正好了。兩個誠實的提醒:要告訴示波器你用的是哪個探棒比例(許多機型無法自動偵測),否則每個電壓讀數都會差 10 倍;而那段短短的接地夾,不只是尖端,也是量測的一部分——太長的接地線會帶來電感,使快速邊緣產生振鈴。

你去探一個由 100 kΩ 源驅動的節點。x1 探棒(1 MΩ)的負載讓讀數掉了約 9%;切到 x10(10 MΩ)負載不到 1%,波形這才符合真正的電壓。接著你把尖端碰到示波器的方波端子,轉動微調螺絲,直到轉角變得銳利。

x10 用訊號大小換來十倍小的負載——再靠補償讓轉角誠實。

未補償的 x10 探棒是「神秘」波形的經典來源:方波轉角變圓是補償不足、轉角過衝出尖是補償過頭。花兩分鐘調方波,就能修好你原本可能追一小時的量測。

又称
scope probex10 probe10:1 probe示波器探棒探棒