示波器是一种用处非常广泛的电子丈量仪器，其运用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转化成图画，显现在荧光屏上进行丈量。运用示波器能调查各种不同信号起伏随时刻改动的波形曲线，还能够用它测验各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调起伏等等。示波器不可或缺的一个元件便是示波器探头。
一.示波器探头简介
示波器探头是在测验点或信号源和示波器之间树立了一条物理和电子衔接;实践上，示波器探头是把信号源衔接到示波器输入上的某类设备或网络，它有必要在信号源和示波器输入之间供给满足便利优质的衔接。衔接的充沛程度有三个要害的问题：物理衔接、对电路操作的影响和信号传输。
二.示波器探头的分类
市场上供给了数百种、乃至上千种不同的示波器探头。示波器探头的一个技术指标是频率特性，按频率区分探头的品种有其便利之处，可是示波器探头的频率掩盖规模有限很难按无线电频率的LF、HF、VHF、UHF、RF等波段来区分。示波器探头是一切探头中的一种，最常运用的探头是电压电流探头，而探头一般是按丈量目标进行分类的。
1 无源电压探头
1.1 无源探头
无源探头由导线和衔接器制成，在需求补偿或衰减时，还包括电阻器和电容器。探头中没有有源器材(晶体管或扩大器)，因而不需为探头供电。无源探头一般是最巩固、最经济的探头，它们不只运用简洁，并且运用广泛。
1.2 高阻无源电压探头
从实践需求动身，运用最多的是电压探头，其间高阻无源电压探头占最大部分。无源电压探头为不同电压规模供给了各种衰减系数1×，10×和100×。在这些无源探头中，10×无源电压探头是最常用的探头。对信号起伏是1V峰峰值或更低的运用，1×探头或许要比较合适，乃至是必不可少的。在低起伏和中等起伏信号混合(几十毫伏到几十伏)的运用中，可切换1×/10×探头要便利得多。可是，可切换1×/10×探头在本质上是一个产品中的两个不同探头，不只其衰减系数不同，并且其带宽、上升时刻和阻抗(R和C)特色也不同。因而，这些探头不能与示波器的输入彻底匹配，不能供给规范10×探头完成的最优功用。
1.3 低阻无源电压探头
大多数高阻无源探头的带宽规模在小于100MHz到500MHz或更高的带宽之间。而低阻无源电压探头(又称为50欧姆探头、Zo探头、分压器探头)的频率特性很好，选用匹配同轴电缆的探头，带宽可达10GHz和100皮秒或更快的上升时刻。这种探头是为用于50欧姆环境中规划的，这些环境一般是高速设备检定、微波通信和时域反射计(TDR)。
1.4 无源高压探头
“高压”是相对的概念。从探头视点看，咱们能够把高压界说为超越典型的通用10×无源探头能够安全处理的电压的任何电压。高压探头要求具有杰出的绝缘强度，确保运用者和示波器的安全。
2.有源电压探头
2.1 有源探头
有源探头包括或依靠有源器材，如晶体管。最常见的情况下，有源设备是一种场效应晶体管(FET)，它供给了非常低的输入电容，低电容会在更宽的频段上导致高输入阻抗。能够从下面的Xc公式中看出：
2.2 有源FET探头
有源FET探头的规则带宽一般在500MHz ～4GHz之间。除带宽更高外，有源FET探头的高输入阻抗答应在阻抗不知道的测验点上进行丈量，而产生负荷效应的风险峻低得多。别的，因为低电容降低了地线影响，能够运用更长的地线。
有源FET探头没有无源探头的电压规模。有源探头的线性动态规模一般在±0.6V到±10V之间。
2.3 有源差分探头
差分信号是相互参阅，而不是参阅接地的信号。差分探头可丈量浮置器材的信号，实质上它是两个对称的电压探头组成，别离对地段有杰出绝缘和较高阻抗。差分探头能够在更宽的频率规模内供给很高的共模抑制比(CMRR)。
3 电流探头
从原理上来看，用电压探头测得电压值，除以被测阻抗值，很简单就能够取得电流值。但是，实践上这种丈量引进的差错很大，所以一般不选用电压换算电流的办法。电流探头能够准确测得电流波形，办法是选用电流互感器输入，信号电流磁通经互感变压器变换成电压，再由探头内的扩大器扩大后送到示波器。
3.1 沟通电流探头
沟通电流在互感器中，跟着电流方向的改动，产生电场的改动，并感应出电压。沟通电流探头归于无源设备，无需外接供电。
3.2 直流电流探头
传统电流探头只能丈量沟通沟通信号，因为安稳的直流电流不能在互感器中感应电流。但是，运用霍尔效应，电流偏流的半导体设备将产生与直流电场对应的电压。所以，直流电流探头是一种有源设备，需求外接供电。
所以电流探头基本上分红两类：即AC电流探头和AC/DC电流探头，AC电流探头一般是无源探头，AC/DC电流探头一般是有源探头。
4 逻辑探头
运用示波器调查剖析数字波形的模仿特色时，需求用到逻辑探头，为阻隔切当地成因，数字规划人员一般需求查看在详细逻辑条件下产生的特定数据脉冲，这要求逻辑触发功用。如图3为逻辑探头示意图，能够在大多数示波器中添加这种逻辑动身功用。
5 其他探头
因为示波器的运用规模非常广泛，所以除了上述的探头类型外还有各种专用探头，这些专业探头依据其前端传感器的不同而有不同的功用，下面咱们介绍其间的两种，仅供读者了解。
光电探头在原理上是一般电压探头与光电转化器材的组合，可直接丈量光器材和光纤传输的光信号。
温度探头是一般电压探头与温度传感器的组合，可直接丈量物体的温度。温度探头属传感器探头的一种，各种传感器探头与示波器合作可丈量多种物理量。
三.示波器探头运用注意事项
将待测信号正确接入示波器是测验作业的第一步，这儿咱们首要介绍探头与被测电路衔接时的注意事项。
1. 探头与被测电路衔接时，探头的接地端有必要与被测电路的地线相联。否则在悬浮状态下，示波器与其他设备或大地间的电位差或许导致触电或损坏示波器、探头或其他设备。
2. 丈量树立时刻短的脉冲信号和高频信号时，请尽量将探头的接地导线与被测点的方位附近。接地导线过长，或许会引起振铃或过冲等波形失真。
3. 为防止接地导线影响对高频信号的测验，主张运用探头的专用接地附件。如图8所示为典型通用电压探头所带有的规范测验附件。
4. 为防止丈量差错，请有必要在丈量前对探头进行查验和校准，探头衰减补偿的校准原理和办法咱们在前面现已介绍过，这儿不再赘述。
5. 关于高压测验，要运用专用高压探头，分清楚正负极后，承认衔接无误才干通电开端丈量。
6. 关于两个测验点都不处于接地电位时，要进行“起浮”丈量，也称差分丈量，要运用专业的差分探头。
7 总结
探头对示波器丈量至关重要，所以要求探头对勘探的电路影响有必要到达最小，并期望对丈量值坚持满足的信号保真度。假如探头以任何方法改动信号或改动电路运转方法，示波器会看到实践信号的失真成果，从而或许导致过错的丈量成果，或许误导性的丈量成果。经过以上介绍可知，探头的选购和正确运用有许多值得注意的当地，只要与示波器和被测电路都匹配杰出的探头才是您该挑选和运用的探头。
