什麼是示波器探棒補償？
示波器探棒補償（Oscilloscope Probe Compensation）是將特定探棒與特定示波器通道進行匹配的校正程序，藉此確保量測結果的準確性並降低訊號失真。
補償過程通常需要以下設備：
- 方波訊號產生器
- 示波器探棒
- 示波器
- 補償調整工具（調整棒）
執行補償時，技術人員需觀察示波器顯示的方波波形，同時調整探棒上的可變微調電容（Trimmer Capacitor），直到波形失真降至最低。
本文以 Digilent Analog Discovery Pro（ADP2230） 與 Analog Discovery 3（AD3） 為例說明示波器探棒補償流程。雖然本文使用 Digilent Discovery 系列儀器進行示範，但相關原理與操作方式同樣適用於大多數示波器。
與傳統桌上型示波器不同的是，Discovery 系列需利用內建訊號產生器提供補償所需的方波參考訊號，而非使用示波器面板上的專用 Probe Compensation Output。
本文假設讀者已具備 Digilent WaveForms 軟體基本操作經驗，包括訊號產生器與示波器的基本設定。
影片 1：探棒補償過程示範
影片 1 中顯示：
- 上方視窗為 Digilent WaveForms 示波器畫面
- 下方視窗為 1 kHz 方波訊號產生器
技術人員透過調整微調電容，使方波波形達到最佳補償狀態。
技術重點：10X 模式的重要性
許多示波器探棒均提供 1X / 10X 切換功能。
探棒補償程序僅適用於：10X 模式
不適用於：1X 模式常見錯誤是在探棒仍設定於 1X 模式時調整微調電容，結果無法獲得正確補償效果，甚至造成不必要的反覆調整。
示波器探棒補償步驟
探棒補償可依照以下步驟完成：
步驟 1：將探棒設定為 10X
確認所有探棒皆設定於 10X 模式。
ADP2230 與 AD3 的設定方式分別如圖 1 與圖 2 所示。
步驟 2：連接探棒與訊號產生器
依照圖 1 及圖 2 的方式將探棒連接至方波輸出端。
本文示範使用：
- Banana 端子
- BNC 轉接頭
完成訊號連接，詳情請參閱這篇文章。
步驟 3：設定 WaveForms 訊號產生器
將 Digilent WaveForms 訊號產生器設定為：
- 波形：Square Wave（方波）
- 振幅：1 V
作為補償參考訊號。
步驟 4：設定 WaveForms 示波器
設定示波器監看輸入方波波形。
圖 3 顯示探棒補償不良時的波形特徵。
步驟 5：調整微調電容
使用調整工具旋轉探棒上的微調電容，直到觀察到最小波形失真。
正確補償後的波形可參考圖 4 與影片 1。
步驟 6：避免更換探棒與通道
完成補償後，建議：
- 保持探棒與通道固定對應
- 避免任意交換探棒
由於不同示波器通道特性可能略有差異，因此重新更換探棒後可能需要再次補償。
此外，過度頻繁調整微調電容也可能縮短探棒使用壽命。
技術提示：10X 設定是最常見的操作錯誤
之所以在本文中特別強調 10X 設定，是因為這是使用者最常見的錯誤來源之一。
許多補償失敗案例最終都能追溯至探棒倍率設定錯誤。
由於此問題相當普遍，部分探棒製造商甚至取消了 1X/10X 機械切換開關設計。
在選購新探棒時，也可將此設計列入考量因素。
此外，部分示波器具備探棒倍率自動偵測功能，可自動調整量測設定。
注意事項：
- 探棒設定為 10X 模式
- Breakout Board 與探棒可透過 AD3 Pro Bundle 取得
從圖 3 可觀察到：
- 波形轉換瞬間產生明顯失真
- 上升沿與下降沿無法正確呈現訊號特性
此類失真將直接影響量測準確度。
從圖 ４觀察，完成補償後的波形特徵包括：
- 方波邊緣清晰
- 幾乎無可觀察失真
- 訊號響應更加準確
這也是探棒補償程序所追求的最佳狀態。
技術提示：保護微調電容並延長探棒壽命
探棒上的微調電容屬於精密元件，容易因過度調整而損壞。為延長探棒使用壽命，建議：
- 固定探棒與示波器通道配對
- 僅定期檢查補償狀態
- 避免頻繁重新校正
若探棒長時間保持固定位置，通常只需定期確認補償狀態，而無需重新調整。
結論
示波器探棒補償是確保量測精度的重要程序，其目的在於使特定探棒與特定示波器通道達到最佳匹配。
完成正確補償後，10X 探棒 能夠提供最低訊號失真與更準確的波形量測結果。
對於 Digilent Analog Discovery Pro（ADP2230）與 Analog Discovery 3 而言，補償原理與傳統示波器相同，主要差異在於使用內建函數產生器作為方波參考來源。透過 WaveForms 軟體即可快速完成整個補償流程。
若已將補償設定儲存為 WaveForms 工作區（Workspace），後續檢查與校正將更為便利。
FAQ：示波器探棒補償常見問題
為什麼需要進行示波器探棒補償？
探棒補償可使探棒特性與示波器輸入特性相匹配，降低方波失真並提升量測準確度。
探棒補償應使用 1X 還是 10X 模式？
探棒補償應在 10X 模式 下進行，不適用於 1X 模式。
如何判斷探棒補償是否正確？
觀察方波波形：
- 若出現明顯失真，表示補償不正確。
- 若方波邊緣平整且無明顯失真，表示補償狀態良好。
完成補償後是否可以交換探棒？
不建議交換探棒與示波器通道。
不同通道的電氣特性可能略有差異，更換後可能需要重新執行補償程序。
Digilent Analog Discovery 系列如何進行探棒補償？
使用 Digilent WaveForms 軟體設定內建訊號產生器輸出方波，再透過示波器觀察波形並調整探棒微調電容，即可完成補償。