测验工程师最不能少的就是示波器，而好的示波器不在于它有多贵，而在于具有一个好的示波器探头，抱负的示波器探头应当易于衔接，具有牢靠而安全的触点、不会下降其传输信号的质量或许形成失真等等。那么怎么精准的挑选示波器的探头呢？一起怎么正确的运用示波器呢？ 关于当示波器如亲人的电源工程师们来说，一个抱负的示波器探头应当易于衔接，具有牢靠而安全的触点、不会下降其传输信号的质量或许形成失真、具有线性的相位行为、无衰减、具有无限的带宽、高的抗噪功用以及不会成为信号源的负载。可是，实践上所有这些特点均不或许肯定完结，并且某些状况下离所要求的丈量状况还会有很大的距离。实践运用中，需求丈量的信号往往难以获取，其阻抗改动或许十分大，全体设置对噪声十分灵敏并且依赖于频率，带宽有限，并且信号传达的差异会在多个丈量通道之间引起细微的时刻误差(相位和时刻误差)。
因而示波器制造商尽心竭力将与探头相关的影响降至最低，使其可以更简略衔接到电路并且功用更牢靠。比方，一只手拿着探头而另一只手操作示波器的办法是很难做到的。因而，R&S RTO系列示波器的有源探头让用户可以运用探头上的一个按钮来操控示波器功用，并且包含许多功用的操控。该丈量仪器上还具有一个称为R&S ProbeMeter的集成电压计，可以进行比传统示波器通道更为精确的DC丈量。电压探头以及AC或许AC/DC电流探头是两款根本的探头类型。可是还存在许多专为详细丈量使命而规划的其它探头，包含规划用于数字电路逻辑状况毛病排解的逻辑探头。环境探头规划为可以在广泛的温度规模下作业，而温度探头可以用来丈量组件的温度，并且可以用在很或许呈现高温的电路中。别的还有规划用于晶片级勘探站中的探头，以及将光信号转化为电信号的光学探头，使得可以在示波器上检查光学信号，某些特定的探头还可用于丈量高电压。 示波器探头分类
无源探头 无源探头是最简略并且价格最廉价的探头类型，可以供给大部分必需的丈量功用。无源探头本质上由电线和接头所构成，而当需求衰减时，还会具有电阻和电容。无源探头中不存在有源组件，所以无需示波器供给电源也能进行作业，本质上十分经用。1X(“单倍”)探头是指探头具有与示波器相同的动态规模，而衰减探头则是经过将信号电平衰减10倍、100倍乃至更高的倍数，然后扩展仪器的丈量规模。最为通用的探头是10X类型的探头，由于它所形成的负载效应很低，并且供给更大的电压丈量规模。10X探头是许多仪器的典型“标配”探头。
衔接至示波器1M欧姆输入端的1X无源高阻抗探头具有很高的灵敏度(小衰减)，而将10:1的无源高阻抗探头衔接到示波器的1M欧姆输入端时，可以供给比1X探头更广大的动态规模、更高的输入阻抗以及更低的电容。将10:1无源低阻抗探头衔接至示波器的50欧姆输入端时，其阻抗简直不随频率改动而改动，但由于其标称阻抗为500欧姆，因而会成为信号源的一个显着负载。当信号幅值适当低时，便需求选用1X探头；但关于中低幅值成分混合的信号，选用1X/10X衰减比可调探头则更为便利。无源探头的典型带宽规模为小于100 MHz~500MHz。关于50欧姆环境中所遇到的高速(高频)信号，需求选用50欧姆的探头，其带宽可达数千兆赫兹，上升时刻可达100ps乃至更快。 无源探头中包含一个低频调整控件，在探头衔接至示波器时运用。低频补偿用于使探头的电容与示波器输入端的电容相匹配。高频调整控件仅适用于50MHz以上的作业频率。特定供货商用于更高频率的无源探头会在出厂前完结调整，所以仅须履行低频调整。而有源探头则无须履行这些类型的调整，由于它们的特点和补偿均在出厂前便已确认。 有源探头 有源探头的长处包含对信号源的负载很低，探头顶级具有可调的直流偏置(对直流电平上叠加的沟通信号具有高分辨率)，以及可以被示波器自动识别，无须手动调理。有源探头具有单端型及差分型两种类型。有源探头选用了比方场效应晶体管等有源元件，其输入电容十分低，关于在大频率规模内坚持高输入阻抗来说很有优点。它们还可以用来丈量阻抗不知道的电路，并且答应运用更长的接地线。由于有源探头的负载极低，所以当衔接至高阻抗电路时(无源探头的负载相对来说过大)，有源探头是必不可少的。可是，有源探头中的集成缓冲放大器只能在有限的电压规模内作业，而有源探头的阻抗取决于信号的频率。此外，虽然有源探头可以用来处理上千伏特的电压，但其毕竟是有源器材，机械牢靠程度比不上无源探头。 差分探头 虽然可以对各个信号选用独自的探头进行勘探并丈量出差分信号，但最佳办法仍然是选用差分探头。差分探头运用内置的差分放大器对两个信号进行相减，因而仅占用一个示波器通道，并且还能在比单端型探头更广大的频率规模内供给足够高的 CMRR(共模抑制比)功用。差分探头可以运用在单端和差分运用中。 电流探头 电流探头经过丈量电流流经导体时所发生的电磁通量场来丈量电流。然后，电磁通量场会被转化成为对应的电压，以供示波器进行丈量和剖析。当示波器的丈量与数学功用结合运用时，电流探头让用户可以履行各式各样的功率丈量。 高压探头 惯例用处的无源探头最大适用电压一般在400V左右。当电路中遇到比方20kV的高电压时，需求运用专门的探头才干进行安全丈量。很显着，在对如此之高的电压进行丈量时，安满是首要考虑要素，而这种类型的探头通常会运用十分长的线缆长度来习惯高电压。
探头的注意事项 电路负载 探头附加到电路上最根本以及最重要的特征就是负载，而这种负载有阻性、容性和理性负载之分。阻性负载会形成幅值衰减和直流漂移偏置，并且会改动电路的偏压。假如探头的输入电阻与所勘探的信号电阻相同的话，那么阻性负载就会变得十分大，由于电路中的一部分电流会流入探头。这样反过来会下降电路与探针触摸方位的电压。 实践上，这或许使得原本呈现毛病的电路正常作业，但更多状况下会导致电路的作业呈现过错。为了下降电阻负载所形成的影响，一般会选用探头阻值高于被测电路阻值10倍以上的探头进行丈量。 电容负载会下降信号的上升速度，下降带宽，以及添加传输推迟，电容负载是由探头顶级的电容所引起的。它引进了频率的丈量误差，并且是进行推迟和上升时刻丈量时的最大影响要素。电容负载是由于探头中的电容所引起的，在高频中表现为一个高通滤波器，然后使得高频信息经地线流走，显著地下降了探头在高频状况下的输入阻抗。因而，需求选用顶级电容较小的探头。 理性负载也会导致丈量信号失真，它是由探头顶级至探头接地导线之间的环形部分的电感所引起的。地线中的理性负载连同探头顶级的电容所引起的信号振动可以经过有用的接地而得到减轻，这样可以进步振动频率使其超出仪器的带宽。接地导线的长度应尽或许地短，才干削减回路的长度，然后将电感降至最低。较低的电感可以将被测波形顶部的振动降至最低。 接地 当运用示波器进行丈量时，为了取得精确的成果以及保证操作员的安全(尤其是在处理高电压的时分)，有必要采纳正确的接地。仪器有必要经过电源线接地，并且切勿在“维护接地”断开的状况下进行操作。当被测设备的信号地经过另一个方位的电源接地而引起接地回路时，这将会导致呈现不必要的低频嗡嗡声。常见的处理办法是将信号地与电源地阻隔开来，然后在接近信号针脚的方位与信号地树立衔接。 探头选择流程 挑选适宜(电压)的探头有两个最具决定性的要素：在不失真状况下捕捉波形所需的带宽，以及将电路负载降至最低所需的最小阻抗。规则的示波器带宽仅适用于50欧姆的输入阻抗以及有限的输入电压规模。为了坚持谐波和波形的完整性，仪器的带宽有必要至少是被测的最高脉冲频率的五倍。 关于沟通丈量来说，所规则的直流阻抗的数值是很小的。跟着频率增大，阻抗会变小，而无源探头阻抗变小的程度最为显着。测验将输入阻抗坚持为最高信号频率时信号源阻抗的10倍，有源探头和无源探头之间可以很简略进行挑选。这样可以将挑选规模缩小至仅有一个或许两个与丈量设置要求最为符合的探头类型。关于微波波段的示波器带宽，肯定是有源探头具有最大优势。 请谨记，10x无源探头的低频阻抗是最高的，并且无源探头一般不会引起直流偏置或许引进噪声。而有源探头可以在数千赫兹的频率下供给稳定阻抗，并且在数百兆赫兹的频率下具有最高阻抗。低阻抗探头可以在高达1 GHz的频率下供给稳定阻抗，虽然可以在某一频率下坚持令人满意的稳定阻抗，但较低的阻抗可以防止谐波信号呈现失真。 最终要提的是关于初度运用者来说在信号频率成分高于100MHz的场合中主张运用有源探头，并且低的输入阻抗会导致较高的谐振频率。与有源探头之间的衔接应尽或许短，以保证供给可用的高带宽。此外，假如接地电平不稳定，便需求运用差分探头。关于无源探头，重要的一点是选用特定仪器所主张运用的探头类型，即使该探头的带宽标准高于运用需求。低输入%&&&&&%会导致较高谐振频率。接地导线应尽或许地短，以下降地线的电感。丈量峻峭上升沿时刻的时分有必要小心翼翼，由于谐振频率会远远低于体系带宽。探头的阻抗应大约为电路丈量点阻抗的十倍，才不致于向电路引进太大的负载。
