1. 低功耗测量的核心挑战与探头选型逻辑
搞低功耗测量的朋友多半有过这种体验：板子明明设计得挺好，休眠电流理论值算下来只有几微安，可示波器上抓出来的波形却像心电图一样上蹿下跳，底噪大得离谱，根本分不清哪些是真实的信号、哪些是探头引入的干扰。我最早做可穿戴设备功耗优化的时候就栽过这个跟头，当时用一根普通无源探头去测nA级的休眠电流，折腾了整整两天，最后才发现问题压根不在电路上，而是探头选错了。
低功耗测量和常规信号测量最大的区别在于：信号幅度极小、动态范围极大、对测量链路的附加负载极其敏感。一个典型的物联网终端设备，工作电流可能到几十毫安，休眠电流却只有几百纳安，跨度达到五个数量级。你要在一台示波器上同时看清这两个状态，探头就成了整个测量链路里最薄弱的环节。
1.1 为什么普通探头搞不定微弱信号
普通无源探头（就是示波器盒子里附赠的那种）的设计初衷是测数字逻辑电平，输入阻抗标称10MΩ，输入电容在10pF到15pF之间。这个参数放在测5V逻辑信号时完全够用，但放到低功耗场景里就是灾难。
先说阻抗问题。10MΩ听起来很大，但你要测的是nA级电流，如果采用分流电阻法，比如串一个100Ω的采样电阻，那么探头10MΩ的输入阻抗并联上去，理论上影响不大。但问题出在输入电容上。10pF的电容在1kHz频率下的容抗大约是16MΩ，到了100kHz就只剩160kΩ了。这意味着高频成分会通过探头电容耦合到地，不仅衰减了真实信号，还会把环境中的开关噪声引进来。
再说地线环路。无源探头那根长长的鳄鱼夹地线，和探头尖端构成一个环形天线，专门接收空间中的电磁干扰。测大信号时这点干扰无所谓，但测微伏级信号时，干扰可能比信号本身还大。我实测过，用标准无源探头在开关电源旁边测10μV信号，光是地线环路引入的工频干扰就有200μV峰峰值。
还有一个容易被忽略的点：探头的衰减比。10:1的无源探头会把信号衰减10倍再送进示波器，示波器再放大回来。这个过程中，示波器前端放大器的噪声也被放大了10倍。对于本来就微弱的信号来说，信噪比会急剧恶化。
1.2 差分探头在低功耗测量中的关键角色
低功耗设备里，电流采样电阻通常放在电源正极或者负极。如果放在正极，采样电阻两端都是对地有共模电压的，这时候用单端探头测，一头接地一头接采样点，等于把采样电阻短路了一半，测量结果完全不对。必须用差分探头来测浮地的小信号。
差分探头的好处在于它测的是两个输入端点之间的电压差，对共模电压不敏感。比如采样电阻放在3.3V电源轨上，共模电压是3.3V，差模信号可能只有100μV，差分探头能把这个100μV干净地提取出来。而且差分探头的两条输入线如果做得好，是对称的，空间干扰会以共模形式出现，被差分放大器抑制掉。
选差分探头的时候要重点看几个参数：带宽、共模抑制比、输入电容、噪声密度。带宽不是越高越好，测低功耗电流通常关注的是DC到几百kHz的范围，过高的带宽反而会引入更多高频噪声。共模抑制比在DC到1kHz范围内至少要达到80dB以上，否则工频干扰会直接串进来。输入电容要尽量小，最好在1pF以下，减少对被测电路的负载效应。
1.3 电流探头与分流电阻的取舍
测电流有两种基本方法：用电流探头直接卡在导线上，或者在电路里串一个分流电阻测电压。两种方法各有适用场景。
电流探头（比如霍尔效应式或电流互感器式）的优点是非侵入式，不需要断开电路。但低功耗测量中，电流探头的底噪通常比较大，分辨率很难做到微安级以下。而且很多电流探头有磁芯，会有磁滞和饱和问题，测小电流时线性度不好。我试过几款标称能测mA级的电流探头，实际在100μA以下时读数基本不可信。
分流电阻法虽然需要断开电路串入电阻，但精度和可重复性好得多。关键是选对阻值。阻值太大会影响电路正常工作（压降太大），阻值太小则信号太弱测不准。一般来说，采样电阻上的压降控制在电源电压的1%到5%之间比较合适。比如3.3V供电的系统，采样电阻压降在33mV到165mV之间。如果休眠电流是1μA，要产生33mV压降，电阻需要33kΩ，这个阻值在休眠时没问题，但工作时几十mA电流流过会产生上千伏压降，显然不现实。
所以实际工程中常用两级采样或者可切换采样电阻的方案。休眠时用大电阻（比如10kΩ）获取足够的信号幅度，工作时用小电阻（比如0.1Ω）避免影响电路。切换可以用模拟开关或者继电器，但要注意开关的漏电流和导通电阻。模拟开关的漏电流通常在nA级，对于1μA的休眠电流来说就是0.1%的误差，可以接受。继电器漏电流更小但体积大、功耗高，低功耗设备本身就不适合。
2. 探头参数背后的原理与实操选型指南
选探头不能只看价格和品牌，得把几个关键参数吃透。我见过太多人拿着几千块的差分探头，结果因为输入电容没匹配好，测出来的波形还不如人家几百块的无源探头。这一章我把探头选型中最容易踩坑的几个参数掰开揉碎讲清楚。
2.1 输入电容：微弱信号测量的隐形杀手
输入电容对测量的影响可以用一个简单模型来理解。假设你有一个信号源，内阻是Rs，探头输入电容是Cp，示波器输入电阻是Rin。信号源通过Rs和Cp构成一个低通滤波器，截止频率是1/(2πRsCp)。如果Rs是10kΩ，Cp是10pF，截止频率大约是1.6MHz。对于100kHz以下的信号，衰减不到1%，看起来问题不大。
但实际情况更复杂。采样电阻通常不是纯电阻，它有线缆电感、有寄生电容。探头电缆本身也有分布电容和电感。这些寄生参数和探头输入电容一起，可能构成谐振回路，在某个频率上产生峰化或者振铃。我遇到过最诡异的一次，用某品牌差分探头测1mA电流阶跃，波形上叠加了一个20MHz的振铃，查了半天才发现是探头电缆和采样电阻的寄生电感谐振导致的。
降低输入电容的影响有几个办法。第一是选低电容探头，差分探头里输入电容能做到0.5pF以下的型号不少，但价格会贵不少。第二是在探头尖端加一个串联电阻，通常叫“阻尼电阻”，用来隔离探头电容和被测电路。这个电阻值一般在100Ω到1kΩ之间，具体要看信号带宽和探头电容。加了阻尼电阻后，高频响应会变差，但对于低功耗测量关注的低频段来说影响很小。
注意：加阻尼电阻后，探头的直流精度不受影响，但要注意电阻本身的温漂。普通厚膜电阻温漂在100ppm/°C以上，精密测量要用金属箔电阻，温漂能到0.1ppm/°C。
2.2 共模抑制比：差分探头的核心指标
共模抑制比（CMRR）是差分探头最重要的指标，没有之一。它衡量的是探头抑制两个输入端共同信号的能力。理想情况下，如果两个输入端加完全相同的信号，输出应该为零。实际探头做不到，总会有残余输出，这个残余输出和输入共模信号的比值就是CMRR。
低功耗测量中，共模信号主要来自两个方面：一是被测电路本身的直流偏置，比如3.3V电源轨；二是环境中的工频干扰和开关噪声。直流共模靠探头的CMRR抑制，交流共模靠CMRR的频响特性抑制。
很多探头标称的CMRR是在DC条件下测的，比如80dB。但到了1kHz，可能就降到60dB了；到了100kHz，可能只有40dB。而低功耗设备里的开关噪声恰恰集中在几十kHz到几MHz。所以看CMRR指标一定要看随频率变化的曲线，不能只看一个数。
我选差分探头的时候，会重点看1kHz和100kHz两个频点的CMRR。1kHz对应工频干扰的谐波，100kHz对应开关电源的基波。如果1kHz的CMRR低于60dB，基本不用考虑，工频干扰会直接毁掉测量结果。
2.3 噪声密度：决定你能测多小的信号
探头噪声密度通常用nV/√Hz表示。这个参数决定了探头本身引入的噪声水平。假设探头噪声密度是10nV/√Hz，测量带宽是100kHz，那么探头引入的RMS噪声大约是10nV × √100000 ≈ 3.16μV。如果信号本身是10μV，信噪比只有3:1，波形会非常难看。
降低噪声影响有几个思路。第一是限制测量带宽。如果只关心DC到10kHz的电流变化，就把示波器带宽限制在20kHz，噪声会降低√(100/20) ≈ 2.2倍。第二是使用平均或高分辨率采集模式。示波器的平均模式对周期性信号效果很好，但低功耗测量中很多信号是非周期性的，平均模式不适用。高分辨率模式（HiRes）通过数字滤波降低噪声，对单次事件也有效，但会牺牲带宽。第三是在探头前端加低噪声放大器。有些差分探头自带放大功能，比如1:1衰减时噪声密度更低，但要注意放大器的带宽和失真。
2.4 不同场景下的探头选型对照表
| 测量场景 | 推荐探头类型 | 关键参数要求 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| 休眠电流（<10μA） | 低噪声差分探头+大阻值采样电阻 | 噪声密度<5nV/√Hz，CMRR>80dB@DC | 采样电阻漏电流要小，用金属箔电阻 |
| 工作电流（mA级） | 差分探头+小阻值采样电阻 | 带宽>10MHz，输入电容<2pF | 注意采样电阻的功率额定值 |
| 动态电流（μA到mA跳变） | 高带宽差分探头+可切换采样电阻 | 带宽>50MHz，CMRR>60dB@100kHz | 切换开关的寄生电容要小 |
| 电源纹波测量 | 差分探头或同轴探头 | 带宽>20MHz，低噪声 | 避免地线环路，用同轴连接器 |
| 长时间功耗记录 | 数据采集卡+分流电阻 | 分辨率>16位，采样率>10kSPS | 注意采集卡的输入偏置电流 |
这个表是我自己项目里总结出来的，不一定适用于所有情况，但大方向可以参考。选探头之前先想清楚你要测什么、信号幅度多大、带宽需求多少，然后再去对参数。
3. 从接线到采集：低功耗测量全流程实操
参数选对了只是第一步，真正把微弱信号干净地采集下来，接线和设置环节的细节同样致命。我见过太多人探头买对了，但接线方式不对，测出来的结果还不如普通探头。这一章我把整个测量流程拆开，从电路改造到示波器设置，一步步说清楚。
3.1 采样电阻的选型与安装要点
采样电阻的选型前面提过阻值取舍，这里补充几个实操细节。
电阻类型：首选金属箔电阻，其次是精密金属膜电阻。普通厚膜电阻的温漂大、噪声高，测微弱信号时温漂引起的误差可能比信号本身还大。金属箔电阻的温漂可以做到0.1ppm/°C，噪声也低得多。我用过Vishay的PG系列和Ohmite的FCS系列，效果都不错。
电阻功率：即使平均电流很小，也要考虑瞬态大电流的冲击。比如设备启动瞬间可能有几百mA的浪涌，持续时间虽然短，但电阻如果功率不够会发热，阻值漂移。建议按最大瞬态电流的功率来选，留2倍以上余量。
安装方式：采样电阻要尽量靠近被测电路，引线越短越好。引线长了会引入电感和天线效应。如果是四线制电阻（开尔文接法），电压采样点要直接从电阻焊盘上取，不要从引线末端取，否则引线电阻会串入测量结果。我一般会在PCB上专门留一个采样电阻的位置，用两个过孔把电压信号引到测试点，测试点旁边放接地过孔，方便差分探头直接焊接或者用微型钩子连接。
接地处理：差分探头的两条输入线要尽量平行走线，减少环路面积。如果被测电路和示波器不在同一个接地系统里，要考虑共模电压是否超出探头量程。必要时用隔离变压器给示波器供电，但要注意隔离变压器本身会引入漏电流和相位偏移。
3.2 差分探头的连接与校准
差分探头连接看起来简单，两个夹子夹到采样电阻两端就行了，但实际操作中有几个细节决定成败。
连接顺序：先关掉被测电路电源，连接好探头，再上电。热插拔探头可能产生瞬态高压，损坏探头输入级。我有一次带电连接差分探头，结果探头内部的保护电阻烧了，维修花了小一千。
消磁和调零：很多差分探头有消磁和调零功能。消磁是消除磁芯的剩磁，调零是补偿输入失调。每次改变量程或者移动探头位置后，都建议重新调零。调零时要把两个输入端短接在一起，然后按调零按钮。如果不调零，直流测量会有固定偏移，测nA级电流时这个偏移可能比信号还大。
共模电压检查：连接好后，先不要急着看波形，用万用表测一下两个输入端对地的电压，确认共模电压在探头允许范围内。大多数差分探头的共模电压范围是±几十伏，但有些低压差分探头只有±几伏。超范围会损坏探头或者导致测量错误。
探头衰减比设置：差分探头通常有多个衰减比可选，比如1:1、10:1、100:1。测微弱信号时尽量用1:1，这样信号不经过衰减直接进入探头放大器，信噪比最好。但1:1时输入动态范围小，要确认信号不会超范围。如果信号里有大的瞬态，可以先用10:1看一下，确认没有超范围再切到1:1细看。
3.3 示波器设置：带宽限制与滤波技巧
示波器设置对测量结果的影响不比探头小。同样的探头，设置不同，测出来的噪声可能差好几倍。
带宽限制：这是降低噪声最直接有效的手段。如果只关心10kHz以下的电流变化，就把示波器带宽限制在20kHz。大多数示波器有20MHz带宽限制选项，但20MHz对低功耗测量来说还是太高了。高端示波器可以设置任意带宽，中低端示波器可能只有固定档位。如果没有合适的带宽限制档位，可以在探头前端加一个RC低通滤波器。比如在探头尖端串一个1kΩ电阻，并联一个100pF电容到地，截止频率大约是1.6MHz。要更低截止频率就加大电阻或电容，但要注意电阻热噪声和电容漏电流。
采集模式：示波器通常有采样、峰值检测、平均、高分辨率几种模式。低功耗测量中，如果信号是缓变的，用高分辨率模式最合适，它通过数字滤波降低随机噪声，同时保持单次采集能力。如果信号有快速跳变，用峰值检测模式可以捕捉窄脉冲，但噪声会大一些。平均模式只适用于周期性重复信号，低功耗设备的工作状态通常不是严格周期的，慎用。
触发设置：测休眠电流时，信号可能长时间不变，偶尔有一个唤醒脉冲。这时候用边沿触发，触发电平设在略高于噪声底的位置，触发模式设为正常（Normal）而不是自动（Auto），避免示波器在没信号时也刷新屏幕。如果要测唤醒后的完整电流曲线，可以用单次触发（Single），配合足够长的采集时间窗口。
垂直档位和偏移：尽量让信号占满屏幕的垂直范围，但不要削顶。比如信号幅度是10mV，示波器垂直档位设2mV/div，信号占5格，分辨率最好。但要注意示波器的垂直偏移范围，如果信号上有大的直流偏置，要先用偏移把直流拉掉，再放大交流成分。有些示波器的偏移范围有限，可能拉不掉太大的直流，这时候就要靠探头本身的调零功能。
3.4 实测案例：BLE模组休眠电流测量
拿一个实际案例来说。我最近测一个BLE模组的休眠电流，标称值是1.2μA。测量方案如下：
采样电阻用10kΩ金属箔电阻，串联在电源正极。模组供电3.3V，休眠时采样电阻压降是1.2μA × 10kΩ = 12mV。工作时电流约5mA，压降是50V，显然不行。所以用了可切换方案：休眠时用10kΩ，工作时切换到0.1Ω。切换用了一颗低漏电流的模拟开关，漏电流典型值0.1nA，对1.2μA来说误差不到0.01%。
差分探头用了一款输入电容0.7pF、噪声密度4nV/√Hz的型号，衰减比设1:1。示波器带宽限制在20kHz，采集模式用高分辨率，垂直档位5mV/div，时基设10ms/div，采集时间100ms。
第一次测出来波形上叠加了明显的50Hz正弦波，峰峰值约2mV，比12mV的直流信号还大。排查后发现是探头地线环路引入了工频干扰。把探头输入线双绞起来，缩短到5cm以内，干扰降到0.3mV峰峰值。又发现示波器和被测电路用了不同的电源插座，地电位差导致共模干扰。把两者接到同一个插线板上，干扰进一步降到0.1mV以下。
最终测得的休眠电流平均值是1.18μA，和标称值1.2μA吻合。波形上还能看到周期性的小脉冲，约每200ms一次，幅度约0.5μA，是模组内部RTC唤醒导致的。这个细节如果用普通探头根本看不到，早就被噪声淹没了。
4. 常见问题排查与经验避坑指南
低功耗测量中遇到的问题五花八门，但归结起来无非几类：噪声大、读数偏、波形畸变、干扰耦合。这一章我把这些年踩过的坑整理成速查表，方便遇到问题时快速定位。
4.1 噪声问题：从源头到终端的排查思路
噪声是低功耗测量中最常见的问题。排查噪声要遵循“从源头到终端”的顺序，不要一上来就怀疑示波器。
第一步：断开探头，看示波器本底噪声。把探头从被测电路上拿开，输入端短接，看示波器显示的本底噪声。如果本底噪声就很大，说明问题在示波器或探头本身。示波器本底噪声通常和垂直档位有关，档位越小噪声越大。比如1mV/div时的本底噪声可能是5mV/div时的3倍。
第二步：接上探头但不接被测电路，看探头引入的噪声。探头输入端短接，看噪声是否明显增大。如果增大很多，说明探头本身噪声大，或者探头电缆受到了空间干扰。把探头电缆远离电源线、显示器、变压器等干扰源试试。
第三步：接上被测电路但不断电，看电路本身的噪声。如果电路本身就在振荡或者有开关噪声，那测量结果里的噪声是真实的，不是测量系统的问题。这时候要考虑是否需要给电路加滤波，或者改变测量点。
第四步：检查接地和屏蔽。地线环路是工频干扰的主要来源。把探头地线尽量缩短，或者用同轴电缆代替普通导线。如果被测电路有金属外壳，把外壳接地。示波器和被测电路共地，避免地电位差。
实操心得：我习惯在探头尖端套一个铜箔屏蔽罩，只露出尖端接触点，能有效减少空间干扰。铜箔要接到探头的地线上，不能悬空。
4.2 读数偏差：直流精度与温漂的影响
读数偏差通常表现为测量值和预期值有固定差异，或者随时间缓慢变化。
固定偏差：先检查探头调零是否正确。差分探头调零不准确会引入固定偏移。再检查采样电阻的实际阻值，用高精度万用表测一下，不要相信标称值。普通电阻标称精度1%，对测量精度要求高的话要用0.01%的电阻。还要检查示波器的垂直增益精度，有些示波器长期未校准，增益误差可能达到2%以上。
温漂：如果读数随时间缓慢变化，多半是温漂。采样电阻的温漂、探头放大器的温漂、示波器前端的温漂都会贡献。金属箔电阻温漂最小，但价格贵。如果预算有限，可以用普通电阻但做温度补偿，比如在电阻旁边贴一个热敏电阻，根据温度修正阻值。更简单的办法是测量时间尽量短，避免电阻发热。
负载效应：探头输入阻抗会分流一部分电流，导致读数偏小。对于nA级电流，探头输入电阻即使是10MΩ，分流效应也可以忽略。但如果是μA级电流，采样电阻是100kΩ，探头10MΩ输入电阻并联上去，等效电阻变成约9.1kΩ，误差接近9%。这时候要么用更高输入阻抗的探头，要么用1:1衰减（输入阻抗通常更高），要么在计算时修正。
4.3 波形畸变：带宽不足与谐振问题
波形畸变表现为上升沿变缓、过冲、振铃、平顶下垂等。
上升沿变缓：通常是带宽不足。检查探头带宽和示波器带宽是否满足信号最快变化的要求。经验法则是测量系统带宽至少是信号最高频率成分的3到5倍。如果信号上升时间是1μs，对应带宽约350kHz，测量系统带宽至少要1MHz。
过冲和振铃：通常是谐振引起的。检查探头电缆长度是否过长，采样电阻引线电感是否过大。在探头尖端加阻尼电阻可以抑制振铃，但会牺牲带宽。如果振铃频率很高（几十MHz以上），可能是探头内部的问题，考虑换探头。
平顶下垂：通常是低频响应不好。差分探头的低频响应取决于其输入耦合方式。AC耦合的探头低频截止频率通常在几Hz到几十Hz，测缓变信号时会导致平顶下垂。低功耗测量中很多信号是准直流的，必须用DC耦合。检查探头是否误设为AC耦合。
4.4 常见问题速查表
| 现象 | 可能原因 | 排查方法 | 解决措施 |
|---|---|---|---|
| 底噪大，信号被淹没 | 探头噪声大、带宽过宽、空间干扰 | 短接探头看本底噪声 | 限制带宽、加屏蔽、换低噪声探头 |
| 50Hz/100Hz干扰明显 | 地线环路、地电位差 | 检查接地方式 | 缩短地线、共地、用差分探头 |
| 读数偏大或偏小 | 调零不准、电阻精度差、负载效应 | 用万用表对比测量 | 重新调零、换精密电阻、修正计算 |
| 波形有振铃 | 谐振、阻抗不匹配 | 改变探头电缆长度 | 加阻尼电阻、缩短引线 |
| 读数随时间漂移 | 温漂 | 监测环境温度 | 换低温漂电阻、缩短测量时间 |
| 小信号测不到 | 垂直档位太大、触发设置不当 | 检查示波器设置 | 调小垂直档位、用高分辨率模式 |
| 信号跳变时失真 | 带宽不足、压摆率不够 | 计算信号带宽需求 | 换高带宽探头、降低采样电阻 |
4.5 几个容易被忽略的实操细节
探头尖端氧化：探头用久了尖端会氧化，接触电阻变大，测小信号时影响明显。定期用橡皮擦或者酒精棉清洁探头尖端。如果尖端镀金层磨损严重，考虑更换探头尖端配件。
温度对采样电阻的影响：即使是金属箔电阻，在大电流下也会发热。如果测量过程中有大的电流脉冲，电阻温度会变化，阻值跟着变。可以在电阻上贴一个热电偶监测温度，或者用脉冲测量法，只在需要的时候短暂通电，减少发热。
示波器预热：示波器刚开机时内部温度不稳定，本底噪声和增益都会漂。精密测量前至少预热30分钟。我一般早上到实验室先开示波器，等做完其他准备工作再开始测量。
电缆移动的影响：探头电缆移动时，分布电容会变化，导致读数跳动。测量过程中尽量不要碰探头电缆。如果必须移动，等读数稳定后再记录。
环境电磁场：实验室里的变频器、大功率电机、无线设备都会产生电磁场。测微弱信号时尽量远离这些设备。如果无法远离，用屏蔽箱把被测电路罩起来。我用一个铝制饭盒改了个简易屏蔽箱，效果出奇地好，成本不到50块。
5. 进阶技巧：从测量到优化的闭环
测量本身不是目的，通过测量发现问题、优化设计才是。这一章聊聊怎么把测量结果转化为设计改进，以及一些进阶的测量技巧。
5.1 用测量数据定位功耗瓶颈
低功耗优化最怕的就是不知道电耗在哪里。有了干净的电流波形，就能把功耗分解到各个时间段和各个模块。
比如一个物联网设备，工作周期是1秒：前10ms是传感器采集，电流5mA；接下来100ms是无线发送，电流20mA；剩下890ms是休眠，电流1μA。平均电流是(5mA×10ms + 20mA×100ms + 1μA×890ms)/1000ms = (0.05 + 2 + 0.00089)/1 ≈ 2.05mA。无线发送占了97%以上的功耗，优化重点显然在无线部分。
但如果只看平均电流，可能会误判。比如休眠电流从1μA降到0.5μA，平均电流只降了0.0005mA，看起来微不足道。但如果设备大部分时间在休眠，比如1小时才发送一次，那休眠电流就是主要矛盾了。所以测量时要根据设备的工作占空比来调整关注重点。
我习惯用示波器的测量统计功能，自动统计一段时间内的平均值、最大值、最小值、峰峰值。有些示波器还能做直方图统计，看电流分布。比如一个设备大部分时间在1μA，偶尔跳到5mA，直方图上会有两个峰，一目了然。
5.2 长时间功耗记录方案
示波器适合看短时间内的细节波形，但要看几小时甚至几天的功耗趋势，就得用数据采集卡或者专用功耗分析仪。
数据采集卡选型要点：分辨率至少16位，采样率根据信号带宽定，输入偏置电流要小。16位分辨率在10V量程下最小分辨约150μV，配合10kΩ采样电阻，电流分辨约15nA，够用了。采样率如果只关心平均功耗，1kSPS就够了；如果要看瞬态细节，至少100kSPS。输入偏置电流要小于采样电阻上最小电流的1/10，比如最小电流1μA，偏置电流要小于100nA。
我用过一款国产的USB数据采集卡，16位分辨率，250kSPS采样率，输入偏置电流1nA，价格不到两千，配合LabVIEW或者Python做数据记录很方便。Python的话用nidaqmx或者pyserial库，几十行代码就能实现连续采集和存储。
长时间记录要注意数据量。250kSPS×16位=500kB/s，一天就是43GB，太大了。实际使用中不需要这么高的采样率，降到1kSPS，一天只有173MB，可以接受。或者用触发记录模式，只在电流超过阈值时才记录，数据量更小。
5.3 探头校准与验证方法
探头用久了精度会下降，定期校准很有必要。没有专业校准设备的话，可以用一些简易方法验证。
直流精度验证：用一个精密电压源输出已知电压，通过一个精密电阻产生已知电流，用探头测量，对比读数。比如电压源输出1.000V，电阻1MΩ，电流是1.000μA。探头测得的电压应该是1.000V（如果衰减比1:1）。误差应该在探头标称精度范围内。
带宽验证：用信号发生器输出一个方波，频率从1kHz逐步升到探头标称带宽，看波形上升沿是否明显变缓。如果远低于标称带宽就变缓了，说明探头带宽不足。
共模抑制比验证：把探头两个输入端短接，加一个共模信号（比如用信号发生器输出1Vpp的正弦波，同时接到两个输入端），看输出残余信号。残余信号越小，CMRR越高。在1kHz和100kHz分别测，和标称值对比。
噪声验证：探头输入端短接，示波器带宽限制在测量时使用的带宽，看RMS噪声。和探头标称噪声密度乘以√带宽的结果对比，如果实测噪声远大于理论值，说明探头可能有问题。
5.4 低功耗测量中的安全注意事项
最后说几个安全方面的细节，这些在常规文档里很少提，但实际工作中很重要。
避免短路：采样电阻串在电源回路里，如果探头地线不小心碰到电路其他部分，可能造成短路。连接探头时确保电路断电，连接好后再上电。探头地线要固定好，避免滑动。
注意电压范围：差分探头的共模电压范围有限，被测电路如果有高压部分，要确认共模电压不超范围。必要时用高压差分探头，但高压差分探头通常噪声更大，不适合微弱信号测量。折中方案是用隔离放大器把信号隔离后再测。
防止静电：操作探头和电路时注意防静电。人体静电可能高达几千伏，虽然能量小，但足以损坏探头输入级。接触探头前先摸一下接地金属释放静电，或者戴防静电手环。
探头存放：探头不用时放在专用盒子里，避免挤压和潮湿。探头电缆不要过度弯折，内部屏蔽层断裂会导致干扰。我见过一根探头电缆被椅子轮子压过，外表看不出问题，但测量时噪声巨大，换了电缆就好了。
低功耗测量是个细活，探头选对了、接好了、设置对了，才能看到真实的信号。每次测量前花几分钟检查一遍探头状态和连接，比事后花几小时排查问题划算得多。我在实际项目中的体会是，测量系统的本底噪声决定了你能看到多小的信号，而测量系统的共模抑制能力决定了你能在多大干扰环境下工作。这两个指标上去了，低功耗测量就成功了一大半。
