士波器探頭特點

示波器探頭對測量結(jié)果的準確性以及正確性至關(guān)重要，它是連接被測電路與示波器輸入端的電子部件。zui簡單的探頭是連接被測電路與電子示波器輸入端的一根導(dǎo)線，復(fù)雜的探頭由阻容元件和有源器件組成。簡單的探頭沒有采取屏蔽措施很容易受到外界電磁場的干擾，而且本身等效電容較大，造成被測電路的負載增加，使被測信號失真。

分類特點

市場上提供了數(shù)百種、甚至上千種不同的示波器探頭。示波器探頭的一個技術(shù)指標是頻率特性，按頻率劃分探頭的種類有其方便之處，但是示波器探頭的頻率覆蓋范圍有限很難按無線電頻率的LF、HF、VHF、UHF、RF等波段來劃分。示波器探頭是探頭中的一種，zui常使用的探頭是電壓電流探頭，而探頭通常是按測量對象進行分類的，具體分類如圖2所示：

*類

2.1 無源電壓探頭 2.1.1 無源探頭

無源探頭由導(dǎo)線和連接器制成，在需要補償或衰減時，還包括電阻器和電容器。探頭中沒有有源器件（晶體管或放大器），因此不需為探頭供電。無源探頭一般是zui堅固、的探頭，它們不僅使用簡便，而且使用廣泛。

第二類

2.1.2高阻無源電壓探頭

從實際需要出發(fā)，使用zui多的是電壓探頭，其中高阻無源電壓探頭占zui大部分。無源電壓探頭為不同電壓范圍提供了各種衰減系數(shù)1×，10×和100×。在這些無源探頭中，10×無源電壓探頭是zui常用的探頭。對信號幅度是1V峰峰值或低的應(yīng)用，1×探頭可能要比較適合，甚至是*的。在低幅度和中等幅度信號混合（幾十毫伏到幾十伏）的應(yīng)用中，可切換1×/10×探頭要方便得多。但是，可切換1×/10×探頭在本質(zhì)上是一個產(chǎn)品中的兩個不同探頭，不僅其衰減系數(shù)不同，而且其帶寬、上升時間和阻抗（R和C）特點也不同。因此，這些探頭不能與示波器的輸入匹配，不能提供標準10×探頭實現(xiàn)的*。

第三類

2.1.3 低阻無源電壓探頭

大多數(shù)高阻無源探頭的帶寬范圍在小于100MHz到500MHz或高的帶寬之間。而低阻無源電壓探頭（又稱為50歐姆探頭、Zo探頭、分壓器探頭）的頻率特性很好，采用匹配同軸電纜的探頭，帶寬可達10GHz和100皮秒或快的上升時間。這種探頭是為用于50歐姆環(huán)境中設(shè)計的，這些環(huán)境一般是高速設(shè)備檢定、微波通信和時域反射計（TDR）。

第四類

2.1.4 無源高壓探頭

“高壓”是相對的概念。從探頭角度看，我們可以把高壓定義為超過典型的通用10×無源探頭可以處理的電壓的任何電壓。高壓探頭要求具有良好的絕緣強度，保證使用者和示波器的。

第五類

2.2 有源電壓探頭 2.2.1 有源探頭

有源探頭包含或依賴有源器件，如晶體管。zui常見的情況下，有源設(shè)備是一種場效應(yīng)晶體管（FET），它提供了非常低的輸入電容，低電容會在寬的頻段上導(dǎo)致高輸入阻抗。可以從下面的Xc公式中看出：

第六類

2.2.2 有源FET探頭

有源FET探頭的規(guī)定帶寬一般在500MHz ～4GHz之間。除帶寬高外，有源FET探頭的高輸入阻抗允許在阻抗未知的測試點上進行測量，而產(chǎn)生負荷效應(yīng)的風(fēng)險要低得多。另外，由于低電容降低了地線影響，可以使用長的地線。

有源FET探頭沒有無源探頭的電壓范圍。有源探頭的線性動態(tài)范圍一般在±0.6V到±10V之間。

第七類

2.2.3有源差分探頭

差分信號是互相參考，而不是參考接地的信號。差分探頭可測量浮置器件的信號，實質(zhì)上它是兩個對稱的電壓探頭組成，分別對地段有良好絕緣和較高阻抗。差分探頭可以在寬的頻率范圍內(nèi)提供很高的共模抑制比（CMRR）。

第八類

2.3 電流探頭

從原理上來看，用電壓探頭測得電壓值，除以被測阻抗值，很容易就可以獲得電流值。然而，實際上這種測量引入的誤差很大，所以一般不采用電壓換算電流的方法。電流探頭可以測得電流波形，方法是采用電流互感器輸入，信號電流磁通經(jīng)互感變壓器變換成電壓，再由探頭內(nèi)的放大器放大后送到示波器。

第九類

2.3.1 交流電流探頭

交流電流在互感器中，隨著電流方向的變化，產(chǎn)生電場的變化，并感應(yīng)出電壓。交流電流探頭屬于無源設(shè)備，無需外接供電。

第十類

2.3.2 直流電流探頭

傳統(tǒng)電流探頭只能測量交流交流信號，因為穩(wěn)定的直流電流不能在互感器中感應(yīng)電流。然而，利用霍爾效應(yīng)，電流偏流的半導(dǎo)體設(shè)備將產(chǎn)生與直流電場對應(yīng)的電壓。所以，直流電流探頭是一種有源設(shè)備，需要外接供電。

所以電流探頭基本上分成兩類：即AC電流探頭和AC/DC電流探頭，AC電流探頭通常是無源探頭，AC/DC電流探頭通常是有源探頭。

第十一類

2.4 邏輯探頭

使用示波器觀察分析數(shù)字波形的模擬特點時，需要用到邏輯探頭，為隔離確切地成因，數(shù)字設(shè)計人員通常需要查看在具體邏輯條件下發(fā)生的特定數(shù)據(jù)脈沖，這要求邏輯觸發(fā)功能。如圖3為邏輯探頭示意圖，可以在大多數(shù)示波器中增加這種邏輯出發(fā)功能。

圖3 邏輯探頭示意圖

第十二類

2.5 其他探頭

由于示波器的應(yīng)用范圍十分廣泛，所以除了上述的探頭類型外還有各種探頭，這些專業(yè)探頭根據(jù)其前端傳感器的不同而有不同的功用，下面我們介紹其中的兩種，僅供讀者了解。

光電探頭在原理上是普通電壓探頭與光電轉(zhuǎn)換器件的組合，可直接測量光器件和光纖傳輸?shù)墓庑盘枴?/p>

溫度探頭是普通電壓探頭與溫度傳感器的組合，可直接測量物體的溫度。溫度探頭屬傳感器探頭的一種，各種傳感器探頭與示波器配合可測量多種物理量。