R&S®Essentials | Digital oscilloscope and probe fundamentals

Understanding probe compensation

All oscilloscopes have a certain amount of inherent capacitance in parallel with their input resistance. Typically, this capacitance is in the low 10s of picofarads. When measuring DC, this is not a problem. Once measuring AC it becomes critical, because as the frequency increases, the input capacitance starts acting as a low pass filter.

What is probe compensation?

Probe compensation is the process whereby the probe capacitance is adjusted to compensate for the effects of the inherent input capacitance of the scope. Properly compensating the probes is necessary to ensure the best possible accuracy or linearity in measurement results.

Why is it necessary to compensate a probe?

A poorly compensated probe causes two main types of measurement inaccuracies. The first is incorrect amplitudes. Comparing a measurement made with a properly compensated probe to measurements with an undercompensated or an overcompensated probe shows significant amplitude variation even at low frequencies.

The second consequence of incorrect probe compensation is distorted waveforms, more specifically, changes in the rise and fall times of pulsed signals. It’s important to remember that these inaccuracies increase with increasing frequency.

When should a probe be compensated?

Probes should be compensated before first use or before making any important measurements. Since different scopes have different input capacitances, a probe needs to be compensated whenever it is moved to a different scope. Moving between ports on the same scope is usually okay. Yet compensating a probe becomes more important the higher the frequency signal is.

Как компенсируется влияние пробников?

Практически все осциллографы оснащены встроенным генератором прямоугольных сигналов, работающим, как правило, на частоте 1000 Гц. Его выход обычно обозначается маркировкой вида «компенсация пробника» и/или обозначается прямоугольной волной и символом заземления.
Наконечник пробника подключается к источнику прямоугольного сигнала, а провод заземления пробника к заземляющему контакту.

Наконечник пробника подключается к источнику прямоугольного сигнала, а провод заземления пробника к заземляющему контакту.

Затем с помощью непроводящей отвертки или соответствующего инструмента емкость регулируется таким образом, чтобы прямоугольный сигнал компенсации стал настолько близким к прямоугольной форме, насколько это возможно.

Пробник считается правильно скомпенсированным, если вершины сигнала компенсации практически горизонтальны.

/

Затем с помощью непроводящей отвертки или соответствующего инструмента емкость регулируется таким образом, чтобы прямоугольный сигнал компенсации стал настолько близким к прямоугольной форме, насколько это возможно.
Пробник считается правильно скомпенсированным, если вершины сигнала компенсации практически горизонтальны. Пробники с избыточной компенсацией (перекомпенсированные) создают положительный выброс по переднему фронту сигнала, а пробники с недостаточной компенсацией (недокомпенсированные) вызывают отрицательный выброс по переднему фронту.
В случае пробников с избыточной или недостаточной компенсацией компенсационный конденсатор регулируется до тех пор, пока сигнал не будет иметь четкие прямоугольные фронты. Обычно для этого требуется лишь слегка повернуть регулятор.
Обратите внимание, что для компенсации пробника используются квадратные или прямоугольные сигналы, потому что они состоят как из высокочастотных, так и из низкочастотных составляющих.

Примеры компенсации пробников

/

Заключение

Компенсация пробника представляет собой процесс, при котором регулируется соотношение емкости пробника и входной емкости осциллографа.
Некомпенсированные пробники могут привести к погрешностям измерений амплитуды и формы импульсов.
Пробники всегда следует компенсировать при первом использовании с осциллографом и при выполнении важных измерений.
Процедура компенсации пробника очень проста: пробник подключается к встроенным в осциллограф контактам сигнала компенсации и заземления. Затем компенсационный конденсатор регулируется до тех пор, пока сигнал не станет как можно более прямоугольным.

У вас есть вопросы или проблемы с осциллографическими измерениями? Наши специалисты вам помогут.

Свяжитесь с нами