注意:無論何時涉及大電壓,驗證最大電壓是否完全在測試系統的“絕對”或“非破壞性”最大輸入規格范圍內,對您的安全和設備的可靠性至關重要。此外,對于精確測量,信號保持在標稱工作范圍內(例如,在有源探頭的線性范圍或動態范圍內)也很重要。
盡管靠近地面的低電平測量具有挑戰性,但測量大直流分量上的低壓交流信號要困難得多。對電源進行紋波測量是該應用的一個常見示例(圖 6)。處理 DC 偏移可能涉及探頭設置以及示波器前端的設置。
測量直流偏移上的低壓信號的最簡單技術是使用接地參考探頭采集整個信號,然后嘗試測量交流分量(圖 3,左)。這種技術不允許交流信號測量充分利用測量系統的動態范圍,并且信噪比會很差。

另一種技術是在示波器的輸入端使用交流耦合(或“直流阻斷”)。交流耦合通常可以從示波器的通道設置中選擇。它通過插入一個與輸入信號串聯的電容器來阻斷直流。只要信號不失真,交流耦合就可以很好地從輸入信號中去除直流分量,例如驅動有源探頭超出其最大范圍。該電容器在阻斷直流方面非常有效,但也可能阻斷非常低的頻率變化,例如漂移。最后,并非所有示波器輸入端接設置都提供交流耦合。
更好的技術是在放大器上手動添加精確的直流偏移電壓,以補償輸入信號上的直流偏移。可以在有源探頭的放大器中應用偏移(參見圖 5)。使用直流偏移比使用交流耦合更可取,因為偏移方法可以讓您看到直流電平的變化,而交流耦合完全阻止直流。
或者,可以在示波器的輸入放大器中應用偏移。同樣,只要信號尚未失真,這對于從輸入信號中去除 DC 分量非常有效。
前面的所有示例都使用了單端或接地參考探測。在某些情況下,電路中可能有一個組件具有感興趣的低幅度信號,但該信號在高于或低于地的某個直流電平處浮動。與其使用必須測量相對于地的直流偏移的接地探頭,更好的選擇可能是使用差分有源探頭來測量跨組件的感興趣信號。
對于差分探頭,所有有關探頭規格的指南仍然適用,包括最大電壓限制。此外,共模抑制比 (CMRR) 至關重要,因為它代表探頭抑制或忽略信號(或兩個輸入共有的任何信號)的直流分量的能力。

圖 8. TDP1000 差分探頭中的自動直流偏移補償。
某些高級探頭,例如泰克 TDP1000 差分探頭,通過使用 DC Reject 模式替代和改進偏移技術,建立在差分探測的優勢之上。DC Reject 通過測量輸入信號并生成消除信號直流分量的內部偏移來自動執行偏移過程。因為輸入信號總是直接耦合到放大器,所以直流抑制模式不會增加直流分量的共模和差模動態范圍。