如果示波器输入具有无限电阻和零电容，那就太好了，但不幸的是，这是不可能的。敏感的输入放大器总是有少量的输入电容，并且总是有来自放大器输入的少量泄漏电流。不要忘记示波器引线 - 它可能有 1 米长，很容易引入 10 pF。

一个 1 Mohm 电阻可能足以将泄漏电流转换为几毫伏的偏移量，即足够小，不会给出任何有意义的错误测量。因此，在 1 Mohm 和 1 nA 漏电流下，当您将探头尖端和接地连接在一起时，示波器中的偏移会发生毫伏变化。还有噪声问题——如果未连接探头并且您在显示屏上看到 100 mVp-p 的纹波，您可能不会对此印象深刻。

当探头未连接时，1 Mohm 电阻器和（例如）15 pF 电容器形成低通电路，因此噪声带宽约为 15 kHz。鉴于您的示波器模拟通道可能有（例如）10 uV/\$\sqrt{Hz}\$ 的噪声，纹波将约为 1 mV RMS 或约 6 mVp-p（六西格玛计算）。分析起来比这要复杂得多，但希望我的简单计算暗示还有其他事情需要考虑，这可能会给人留下当探头未连接到电路时示波器性能不是那么好的印象。

除此之外，所有范围都需要在制造商之间进行标准化，这意味着 1 Mohm 是普遍接受的。

示波器的输入阻抗由于特殊原因受到限制，以适应广泛的输入信号。一般来说，输入灵敏度（电压范围）限制在 5-10 V。在今天的电子产品中，它已经足够了，但过去人们正在研究具有 100 - 200 - 600 V 信号的真空管放大器。因此必须有探头将信号衰减 10X - 100X。这是在所谓的“无源探头”中完成的，它们是分压器。

因此，要获得分压器，您需要有一个有限的输入阻抗，因此 1 Mohm 是一个合理的值，对于 10X 衰减，探头电阻必须大 9 Mohms。为了方便用户，还有一根1米长的电缆。所有这些必要的组件都有寄生电容，正如这篇精彩的文章中所描述的那样，以及内的图片：

因此，9 Mohm:1 Mohm 电阻器为直流信号提供 10:1 分压器。然而，对于交流信号，探头的寄生电容导致阻抗实际上低于 9 Mohm，必须对其进行补偿以保持高频信号的相同衰减并保持交流信号的真实形状。并且应该在很宽的频率范围内进行。这是通过添加一些输入电容来完成的，因此分频器是“频率不可知的”。

事实上，这个电容并不是通用的，对于每个制造商甚至示波器型号都是独立的。因此，无源 10X 探头不能完全互换，它们的交流补偿可能会失败。我在各种示波器上看到了 8 pF、10 pF 和 13 pF 输入。

总之，示波器的输入阻抗值旨在适应频率补偿的 1:10/1:100 探头。

为了获得平衡的 10:1 简单分压器，电缆电容在探头中进行了调谐，以匹配低于标准 75 Ω 同轴电缆的电缆电容，并且可能使用 100 Ω（定制）同轴电缆，可能为 10 pF/ft ( 33 pF/英尺）。

示波器前置放大器和同轴馈线的每种设计都有不同的电容额定值，但标准电阻为 1 MΩ。因此，示波器探头和示波器必须使用前面板上的方波测试端口进行校准，以提供方波响应。在更好的探头中，还有一个感应式和两级 RC 平衡。

然而，接地引线电感没有得到补偿，因此对于 f > 10 MHz 或上升时间 < 30 ns 的测量，接地带长度必须显着减少或在两个引脚之间使用尖端和桶消除。

我们的一位 ADC 设计人员刚刚就示波器前端设计进行了一次完整的演讲，您应该在这里查看：

https://www.youtube.com/playlist?list=PLzHyxysSubUmxGOMVpiKLxouweh2AAlG1

它详细介绍了示波器前端和 ADC 如何协同工作。