探头对测量的影响（一）
为获得信号的示波器显示，必须把信号的某个部分转换成示波器的输入电路，如图1所示，其中测试点(TP)后面的电路使用信号源 Es和相关电路阻抗Zs1和Zs2表示，这是Es上的正常负荷。在示波器连接到测试点上时，探头阻抗Zp和示波器输入阻抗Zi成为信号源上负荷的一部分。
根据阻抗的相对值，在测试点中增加探头和示波器导致各种负荷效应。
信号源阻抗的影响
信号源阻抗的值可能会明显影响探头负荷的净效应。例如，在信号源阻抗低时，很难注意得到典型高阻抗10X探头的负荷效应。这是因为与低阻抗并联增加的高阻抗不会明显改变总阻抗。
但是，在更高的信号源阻抗时，情况发生明显变化。例如，考虑一下图1中的信号源阻抗具有相同的值，且该值等于探头阻抗和示波器阻抗总和，如图2所示。
对相等的Z值，在没有把探头和示波器连接到测试点时，信号源负荷是2Z( 参见图2a)。这导致在未探测的测试点上产生了0.5ES的信号幅度。但是，在连接探头和示波器时(图 2b)，信号源上的总负荷变成1.5Z，测试点上的信号幅度降低到未探测值的2/3。
在后一种情况下，可以采取两种方法，降低探测对阻抗负荷的影响。一种方法是使用阻抗更高的探头。另一种方法是在阻抗较低的测试点的电路中其它地方探测信号。例如，阴极、发射机和信号源的阻抗通常要低于金属盘、集电极或加蔽线。
电容负荷
随着信号频率或转换速率提高，阻抗的电容成分变成主要因素。结果，电容负荷成为主要问题。特别是电容负荷会影响快速转换波形上的上升时间和下降时间及波形中高频成分的幅度。
对上升时间的影响
为说明电容负荷，让我们考虑一下上升时间非常快的脉冲发生器，如图3所示，其中理想发生器输出上的脉冲的上升时间为零 (tr=0)。但是，信号源阻抗负荷相关的电阻和电容改变了这个零上升时间。
RC积分网络一直产生2.2RC的10-90%上升时间。这从电容器的通用时间常数曲线中推导得出。取值2.2是C通过R充电，把脉冲幅度从10% 提高到90% 所需的 RC 时间。
在图3的情况下，50欧姆和20pF的信号源阻抗导致2.2ns的脉冲上升时间。这个2.2RC值是脉冲可以拥有的最快上升时间。
在探测脉冲发生器的输出时，探头的输入电容和电阻加到脉冲发生器的值中，如图4所示，其中增加了10 兆欧和11pF的典型探头。由于探头10兆欧电阻要远远大于发生器的50欧姆电阻，因此探头的电阻可以忽略不计。但是，探头的电容与负荷电容大体持平，直接增加得到31pF的负荷电容。这提高了2.2RC的值，导致测得的上升时间提高到3.4ns，而探测前的升时间为2.2ns。
通过使用探头规定电容与已知或估算源电容之比，可以估计探头尖端电容对上升时间的影响。使用图4中的值，可以估算上升时间的百分比变化如下：
C探头尖端/C1 x 100%=11 pF/20 pF x 100%= 55%
从上面可以清楚地看出，探头选择、尤其是探头电容的选择会影响上升时间测量。对无源探头，一般来说，衰减比率越大，头部电容越低。从下面表格中可以看出这一点，其中介绍了各种无源探头的部分探头电容实例。
在需要较小的头部电容时，应使用有源FET输入探头。根据具体的有源探头模型，可以提供小于等于1pF的头部电容。
对幅度和相位的影响
除影响上升时间外，电容负荷还影响着波形中高频成分的幅度和相位。对此要记住，所有波形都是由正弦曲线成分构成的。50MHz方波拥有超过100MHz的有效谐波成分。所以不仅要考虑波形基础频率上的负荷效应，而且要考虑超过基础频率几倍的频率上的负荷效应。
负荷取决于探头尖端上的总阻抗。这称为Zp，Zp由电阻成分Rp和电抗成分Xp组成。电抗成分主要是电容，但在探头中可以设计电感单元，以部分偏移电容负荷。
一般来说，Zp会随着频率提高而下降。大多数探头仪器手册会编制探头 Rp 数据，文档中包括显示Zp与频率的关系曲线。图5是普通有源探头的实例。注意：1兆欧阻抗幅度固定在接近100kHz。这通过认真设计探头的相关电阻单元、电容单元和电感单元实现。
图6说明了探头曲线的另一个实例。在这种情况下，显示了典型10兆欧无源探头的Rp和Xp与频率关系。虚线(Xp)说明了电容电抗随频率变化。注意，Xp在DC上开始下降，但 Rp 直到100kHz时才开始明显滚降。通过认真设计相关R、C和L单元，再次可以偏移总负荷。
如果没有得到探头的阻抗曲线，可以使用下述公式估算最坏情况下的负荷：
Xp = 1/2πfC
其中：
Xp = 电容电抗
f = 频率
C = 探头尖端电容
如，头部电容为11pF的标准无源10兆欧探头的电容电抗(Xp)在50MHz时大约为290欧姆。根据信号源阻抗，这种负荷可能会给信号幅度带来很大影响(通过简单的分路器动作)，其甚至可能会影响被探测的电路操作。
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