示波器探頭在測試點或信號源與示波器之間建立化學(xué)和電氣連接； 事實上，示波器探頭是將信號源連接到示波器輸入的某種設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)。 為它們之間提供足夠便捷、高質(zhì)量的連接。 連接的充分性存在三個關(guān)鍵問題：化學(xué)連接、對電路操作的影響以及信號傳輸。

2、示波器探頭的分類

市場上有數(shù)百種（甚至數(shù)千種）不同的示波器探頭。 示波器探頭的技術(shù)指標之一是頻率特性。 可以方便地根據(jù)頻率定義探頭類型。 但示波器探頭的頻率覆蓋范圍有限，很難按照射頻LF、HF、VHF、UHF、RF等頻段進行分類定義。 示波器探頭是所有探頭中的一種。 常用的探頭有電流探頭和電壓探頭，探頭一般根據(jù)檢測對象來分類。

1 個無源電流探頭

1.1 無源探頭

無源探頭由導(dǎo)線和連接器組成，當(dāng)需要補償或衰減時，還有內(nèi)部電阻和電容。 探頭中沒有有源元件（晶體管或放大器），因此無需為探頭供電。 無源探頭通常是堅固、經(jīng)濟的探頭，除了易于使用之外，還被廣泛使用。

1.2 高阻抗無源電流探頭

根據(jù)實際需要，多采用電流探頭，其中高阻抗無源電流探頭占多數(shù)。 無源電流探頭針對不同電流范圍提供 1×、10× 和 100× 多種衰減系數(shù)。 在此類無源探頭中，10×無源電流探頭是常用的探頭。 對于信號幅度為 1V 峰峰值或更小的應(yīng)用，1× 探頭可能是合適的，甚至是必要的。 在混合低幅和中幅信號（幾十毫伏到幾十伏）的應(yīng)用中，可切換的 1×/10× 探頭要方便得多。 另外，可切換1×/10×探頭本質(zhì)上是一個產(chǎn)品中的兩種不同探頭，除了它們的衰減系數(shù)不同之外，它們的帶寬、上升時間和阻抗（R和C）特性也不同。 因此，此類探頭與示波器的輸入不完全匹配，并且無法提供標準 10× 探頭所達到的最佳性能。

1.3 低阻抗無源電流探頭

大多數(shù)高阻抗無源探頭的帶寬范圍大于 1000 或更高。 低阻抗無源電流探頭（也稱為50歐姆探頭、Zo探頭和分壓器探頭）的頻率特性非常好。 使用與同軸電纜匹配的探頭，帶寬可以達到10GHz和100納秒或更快的上升時間。 這些探頭設(shè)計用于高速器件表征、微波通信和頻域反射計 (TDR) 中常見的 50 歐姆環(huán)境。

1.4 無源高壓探頭

“高壓”是一個相對的概念。 從探頭的角度來看，我們可以將高電壓定義為超過典型通用 10× 無源探頭可以安全處理的任何電流。 高壓探頭需要良好的絕緣硬度，以保證用戶和示波器的安全。

2. 有源電流探頭

2.1 有源探頭

有源探頭包含或依賴于有源元件，例如晶體管。 通常，有源器件是場效應(yīng)晶體管 (FET)，它提供極低的輸入電容，從而在更寬的頻帶上產(chǎn)生高輸入阻抗。 這可以從下面的Xc公式看出：

2.2 有源 FET 探頭

有源 FET 探頭的指定帶寬通常約為 4 GHz。 除了更高的帶寬外，有源 FET 探頭的高輸入阻抗還允許在阻抗未知的測試點進行測量，從而大大降低負載效應(yīng)的風(fēng)險。 此外，由于低電容會增加相位影響，因此可以使用更長的相導(dǎo)體。

有源 FET 探頭不具備無源探頭的電流范圍。 有源探頭的線性動態(tài)范圍通常在 ±0.6V 和 ±10V 之間。

2.3 有源差分探頭

差分信號相互參考，而不是接地。 差分探頭可以檢測浮動元件的信號。 本質(zhì)上是由兩個對稱的電流探頭組成，分別具有良好的絕緣性和對地的高阻抗。 差分探頭可以在更寬的頻率范圍內(nèi)提供高串?dāng)_抑制比 (CMRR)。

3 個電壓探頭

原則上，用電流探頭測得的電流值減去測得的阻抗值就可以很容易地得到電壓值。 但事實上，這些測試引入的偏差非常大，因此通常不采用將電流轉(zhuǎn)換為電壓的方法。 電壓探頭可以準確測量電壓波形。 方法是使用電壓互感器輸入。 信號電壓磁路經(jīng)變壓器變換為電流，再經(jīng)探頭內(nèi)的放大器放大后送至示波器。

3.1 交流電壓探頭

變壓器中的交流電壓示波器高壓探頭使用方法，隨著電壓方向的變化，形成電場的變化并感應(yīng)出電流。 交流電壓探頭是無源器件，不需要外部電源。

3.2 直流電壓探頭

傳統(tǒng)的電壓探頭只能檢測交流信號，因為穩(wěn)定的直流電壓無法在變壓器中感應(yīng)出電壓。 然而，借助霍爾效應(yīng)，偏置電壓的半導(dǎo)體器件將產(chǎn)生與直流電場相對應(yīng)的電流。 因此，直流電壓探頭是有源器件，需要外部電源。

因此，電壓探頭基本上分為兩類：交流電壓探頭和交直流電壓探頭。 交流電壓探頭一般為無源探頭，交直流電壓探頭一般為有源探頭。

4個邏輯探頭

使用示波器觀察和分析數(shù)字波形的模擬特性時，需要使用邏輯探頭。 為了隔離確切的原因，數(shù)字設(shè)計人員通常需要查看特定邏輯條件下發(fā)生的特定數(shù)據(jù)脈沖，這需要邏輯觸發(fā)功能。 圖3是邏輯探頭的示意圖，這些邏輯觸發(fā)功能在大多數(shù)示波器中都可以減少。

5個其他探頭

由于示波器的應(yīng)用范圍非常廣泛，不僅有上述探頭類型，還有各種特殊探頭。 該專業(yè)探頭根據(jù)其后端傳感具有不同的功能。 下面我們介紹其中兩個示波器高壓探頭使用方法，僅供參考。 讀者明白了。

從原理上講，光電探頭是普通電流探頭和光電轉(zhuǎn)換元件的組合，可以直接檢測光學(xué)元件和光纖傳輸?shù)墓庑盘枴?/p>

室溫探頭是普通電流探頭和空氣溫度傳感器的組合，可以直接檢測物體的體溫。 空氣溫度探頭是傳感探頭的一種，各種傳感探頭與示波器配合可以檢測多種化學(xué)量。

3、使用示波器探頭的注意事項

將被測信號正確連接到示波器是測試工作的第一步。 這里主要介紹探頭連接到被測電路時的注意事項。

1、當(dāng)探頭連接到被測電路時，探頭的接地端不得與被測電路的相線連接。 否則，在浮空狀態(tài)下，示波器與其他設(shè)備或大地之間的電位差可能會導(dǎo)致觸電或損壞示波器、探頭或其他設(shè)備。

2、在檢測施工時間較短的脈沖信號和高頻信號時，請盡量將探頭的接地線放置在盡可能靠近被測點的位置。 如果接地線過長，可能會導(dǎo)致波形失真，例如振鈴或過沖。

3、為防止接地線影響高頻信號的測試，建議使用探頭專用接地附件。 圖 8 顯示了典型通用電流探頭附帶的標準測試附件。

4、為防止檢測偏差，測試前請勿對探頭進行檢查和校準。 后面我們已經(jīng)介紹了探頭衰減補償?shù)男试砗图记桑@里不再重復(fù)。

5. 進行高壓測試時，請使用專用的高壓探頭。 區(qū)分正負極后，確認連接正確后，方可通電開始測試。

6、當(dāng)兩個測試點不為地電位時，需要進行“浮地”測量，俗稱差分檢測，需要專業(yè)的差分探頭。

7 總結(jié)

探頭對于示波器檢測至關(guān)重要，因此要求探頭對被檢測電路影響小，并希望檢測值保持足夠的信號保真度。 如果探頭以任何方式改變信號或改變電路的工作方式，示波器將看到實際信號的失真結(jié)果，這可能導(dǎo)致錯誤或欺騙性的檢測結(jié)果。 從上面的介紹我們可以看出，探頭的選購和正確使用有很多值得注意的要點。 只有與示波器和被測電路都匹配的探頭才是您應(yīng)該選擇和使用的探頭。

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