示波器常用的探头有哪些(电压、电流、逻辑、差分详解)
示波器探头基础知识
示波器探头基础知识示波器探头原理---示波器探头工作原理示波器探头不仅仅是把测试信号判定以示波器输入端的一段导线，而且是测量系统的重要组成部分。
探头有很多种类型号各有其特性，以适应各种不同的专门工作的需要，其中一类称为有源探头，探头内包含有源电子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。
这种探头通常对输入信号进行衰减。
我们将首先集中讨论通用无源探头，说明共主要技术指标以及探头对被测电路和被测信号的影响，接着简单介绍几种专用探头及其附近。
屏蔽示波器探头的一个重要任务是确保只有希望观测的信号才在示波器上出现，如果我们仅仅使用一普通导线来代替探头，那么它的作用就好象是一根天线，可以从无线电台、荧光灯，电机、50或60Hz的电源的交流声甚至当地业余无线电爱好者那里接收到很多不希望的干扰信号，这类噪声甚至还能注入到被测电路中去所以我们首先需要的是屏蔽的电缆，示波器探头的屏蔽电缆通过探头尖端的接地线和被测电路连接，从而保证了很好的屏蔽。
一．探头构造图：4. 一个探头，就算它只是简单的一条电线，它也可能是一个很复杂的电路。
a）对于DC 信号( 0 Hz 频率)，探头作为一对导线与一系列电阻，就向一个终端电阻一样。
b) AC 信号的特性变化是因为：电线具有分布电感(L)，电线具有分布电容(C)。
分布电感反作用于AC信号，在信号频率增加时，阻止AC信号通过。
分布电容反作用于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC信号电流通过的阻抗。
这些反作用元件(L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一起，成为随信号频率不同而变化的探头阻抗。
示波器选型（探头技术指标参数的意义）自从示波器问世以来，它一直是最重要，最常见的电子测试仪器之一，由于电子技术的发展，示波器的功能在不断上升完善，其它性能和价格也是五花八门主，其探头也是从单一到复杂。
一。
频宽和示波器一们，探头也具有其允许的有限带宽。
示波器电流探头的相关指标介绍
示波器电流探头的相关指标介绍示波器电流探头是一种用于测量电路中电流值的仪器，它能够将电路中的电流信号转换为示波器能够显示的电压信号。
这种探头通常由感应环、步进补偿器、衰减电阻和输出端口等部分组成。
在使用示波器电流探头时，我们需要了解相关的指标以确保其能够满足测量需求。
1.带宽：带宽是指示波器电流探头可信度范围内的最高频率。
当电流的频率高于探头的带宽时，探头的输出信号会出现衰减和失真。
因此，带宽是一个非常重要的指标。
通常，带宽的标称值是指探头能够提供准确输出的频率范围。
2.输入电阻：输入电阻是指示波器电流探头对电流信号的负载能力，它决定了电路中电流的测量精度。
输入电阻越大，对电路产生的影响越小，测量结果越准确。
常见的示波器电流探头的输入电阻通常在几十到几千欧姆之间。
3.磁场抗干扰能力：示波器电流探头在测量电流时，通常会受到周围磁场的干扰。
磁场抗干扰能力是指探头对磁场的抗干扰能力，它影响着示波器电流探头的测量精度。
较好的示波器电流探头应该具有较高的磁场抗干扰能力，以保证测量结果的准确性。
4.隔离：示波器电流探头与示波器之间需要有一定的隔离，以保护仪器和操作人员的安全。
隔离通常通过传输电流信号的光纤或者磁性屏蔽来实现。
较好的示波器电流探头应该具有较高的隔离性能，以确保在测量中不会发生电源泄漏等问题。
5.准确度：准确度是指示波器电流探头的输出信号与被测电流的真实值之间的偏差程度。
准确度包括静态准确度和动态准确度两个方面。
静态准确度是指在稳态工作条件下的准确度，动态准确度是指在电流变化较快的瞬态工作条件下的准确度。
通常，准确度是示波器电流探头的重要指标之一，较好的示波器电流探头应该具有较高的准确度。
6.输出灵敏度：输出灵敏度是指示波器电流探头的输出信号与被测电流的变化关系。
输出灵敏度越高，表示探头能够感测到较小的电流变化。
常见的输出灵敏度有几个级别，如1mV/A、10mV/A等。
输出灵敏度需要根据具体的测量要求来确定。
如何正确选择和使用示波器探头
如何正确选择和使用示波器探头摘要：电子产品日益复杂，市场对示波器的带宽和准确性提出更高要求。
这不是购买一台高档示波器就能解决的问题，还需搭配适合的探头和正确的测试方法。
本文从探头的原理出发，讲述如何正确选择和使用探头。
一、认识示波器探头被测信号不可能直接接入到示波器中，这就需要一个设备为测试点与示波器之间建立电气连接。
根据需求不同，这个设备可以是一个导线，也可能是较为复杂的电路。
这个负责勾连测试点与示波器的设备就是示波器探头。
所以示波器探头至关重要，没有探头示波器将无法进行测量。
图1上图为示波器探头测量时的示意图，从上图可知，示波器一般具有三个典型的部分，探头头部、探头电缆和探头补偿设备。
其中探头头部的作用是与测试点直接接触，从而与被测系统产生电气连接，最终获取到需要测量的信号。
探头电缆的作用则是使示波器和探头头部彼此不互相干涉，可以做到在不移动示波器的前提下，随意移动探头头部，使之可以方便的与测试点接触。
最后的探头补偿设备，主要是为了尽量消除探头电缆带来的负面影响，从一定程度上保持探头的测量准确性。
由探头的基本结构可知，探头是不可能被看为一个透明的设备，一定会有很多性能上的限制，比如探头电缆和补偿设备决定了探头的带宽，又比如探头中的器件尺寸也决定了探头的输入电压。
所以探头会有一些基本的参数。
在此归纳一下：1、衰减系数衰减系数，是所有探头都会有的一个参数，指的是探头使信号幅度下降的程度。
某些探头可能会有可选择的衰减系数。
典型的衰减系数有1×、10×和100×。
1×探头表示不会对信号进行衰减。
10×则表示信号会被衰减10倍再输入示波器。
1×、10×这些名称的由来，是因为之前的示波器没有自动识别探头衰减系数和自动调节的能力，所以需要通过1×、10×这些名称来提醒测试者记得要把测量出来的结果乘以相应的倍数。
2、带宽带宽也同样是一个探头必备的参数，指的是探头导致信号衰减-3dB情况下的频率点。
差分探头
畸变：畸变是输入信号预计响应或理想响应的任何幅度偏差。在实践中，在快速波形转换
之间通常会立即发生畸变，其表现为所谓的“减幅振荡”。差分探头的两个差分输入线非常长，常见的有 30cm左右，如果差分探头这个指标设计不好，那么测量
分类
常见的差分探头有两类：有一类是针对低压信号的，在高速的数字电路中这种差分信号比较常见，这一类差 分探头的测量电压常见的幅值是±8V，带宽一般在1GHz以上；另一类是专门针对高压测量的，测量电压高达上KV， 在开关电源测量中这种差分信号比较常见，这类差分探头叫高压差分探头，测量电压一般在KV级别，带宽在 20MHz—100MHz范围内比较常见。
差分探头差分信号放大原理图
3大重要指标
带宽
CMRR
畸变
带宽 (通用)：所有探头都有带宽。探头的带宽是指探头响应导致输出幅度下降到70.7% 。在选择示波器和 示波器探头时，要认识到带宽在许多方面影响着测量精度。在幅度测量中，随着正弦波频率接近带宽极限，正弦 波的幅度会变得日益衰减。在带宽极限上，正弦波的幅度会作为实际幅度的70.7% 进行测量。因此，为实现最大 的幅度测量精度，必需选择带宽比计划测量的最高频率波形高几倍的示波器和探头。这同样适用于测量波形上升 时间和下降时间。波形转换沿(如脉冲和方形波边沿)是由高频成分组成的。带宽极限使这些高频成 分发生衰减， 导致显示的转换慢于实际转换速度。为精确地测量上升时间和下降时间，使用的测量系统必需使用拥有充足的带 宽，可以保持构成波形上升时间和下降时间的高频率成份。最常见的情况下，使用测量系统的上升时间时，系统 的上升时间一般应该比要测量的上升时间快2倍以上。
操作方法
差分探头PINTECH为例 其可分为两部分。差分探头外观如下： 操作方法差分探头外观A.输出端： BNC输出端子和辅助接地端子用于连接示波器。 B.输入端：差分探头输入端用于连接探头测试夹。 C.测试夹：测试夹用于安全的连接到电路中的测试点
探头的原理及种类
10% 0%
z 1X 被测探头的上升时间波形
10% 0%
z 10X 被测探棒的上升时间波形
探头输入阻抗
Input
Impedance
100M
10M
1M
100k
10k
Active
1.0 pF/1 MΩ
1k
100
10
Zo 0.15 pF/500 Ω
1
10X Passive 10 pF/10 MΩ
10X Passive probe loading goes to 159 Ω at 100 MHz
共模及差模
f 共模(Common Mode)电压 Vcm 及共模增益 Acm :
– 两个输入端对地的电压差为 Vcm， 经过差模放大器后的增益为 Acm
f 差模(Differential Mode)电压 Vdm 及差模增益 Adm :
– 两个输入端间的电压差为 Vdm ，经过差模放大器后的增益为 Adm。
f 示波器的测量中，探头是必备的，所以探头带宽亦会影响测量 结果，其上升时间影响公式如下：
( ) ( ) ( ) 测量值上升时间 = 信号上升时间 2 + 示波器上升时间 2 + 探头上升时间 2
f 由于带宽和上升时间成倒数关系故其带宽公式如下：
1 测量带宽
=
⎜⎛ ⎝
信号1带宽⎟⎠⎞2
+
⎜⎛ ⎝
示波器1 带宽⎟⎠⎞2
探头接地线的电感效应
电源线直接连接
BNC 探头连接
1” 接地线
3” 低阻抗接地线
6” 接地线
未接接地线
探头传输延迟
测量时序、功率、及延迟时重要的考虑
f 典型的探头延迟范围在 4 ns 到 8 ns。 f 不同的探头会造成不同的延迟，需用示波器 “deskew(抗歪斜)”
示波器探头
示波器探头1. 简介示波器探头（也称为测量探头）是示波器电子设备中的一个重要组成部分，用于连接被测电路和示波器，将电路上的信号转换为示波器可以显示和分析的电压波形。
探头的设计与性能直接影响着示波器的测量准确性和灵敏度。
本文将介绍示波器探头的基本原理、结构和使用方法，并介绍一些常见的示波器探头类型及其特点。
2. 基本原理示波器探头的基本原理是通过在被测电路上插入一个高阻抗的输入电路，将电路上的信号采集到探头中，并通过电缆传输到示波器输入端。
探头在信号采集过程中应尽量不改变被测电路的特性，避免对被测电路造成影响。
为了满足高阻抗和低串扰的要求，示波器探头通常采用共模抑制和差模传输技术。
共模抑制可以抑制干扰信号对被测信号的影响，而差模传输可以将两个相等但反向的信号进行差分处理，提高信号的传输质量。
3. 结构和类型示波器探头的结构通常包括探头头部、探头主体和连接线。
探头头部是用于与被测电路接触的部分，需要具有良好的接触性能和适配不同电路的能力。
探头主体包含信号采集电路和阻抗转换电路，用于将被测信号转换为示波器可以接收的电压波形。
连接线负责将采集到的信号传输到示波器输入端。
根据不同的应用场景和测量需求，示波器探头可以分为以下几种常见类型：3.1 被动探头被动探头是最常用的示波器探头类型之一，也是最基本的探头类型。
它采用被动元件（如电阻、电容和电感等）作为信号采集电路，主要用于测量幅值较小的低频信号。
被动探头具有简单、易用和低成本的特点，但在高频和大幅值信号测量时，性能可能会受到限制。
3.2 主动探头主动探头是专门用于测量高频和大幅值信号的示波器探头。
它通过在探头主体中增加放大器电路，将被测信号放大后再传输到示波器输入端。
主动探头具有较高的输入阻抗和增益，可以在保持信号完整性的同时提高测量精度和灵敏度。
3.3 差分探头差分探头是用于测量差分信号的示波器探头。
它通常由两个采样通道和一个差分放大器组成，将两个信号进行差分放大后传输到示波器输入端。
探头使用注意事项
常用的LECROY 探头
¾ 无源探头：没有有源器件，如放大器。由无源器件组成。包括： PP005、 PP006、PP007 、PP008、PP009等。 ¾ 有源探头：包括单端有源探头和差分探头。通过使用有源器件，实现宽 带宽、高阻抗、低电容。 单端有源探头：HFP2500、HFP1500等。和差分探头。 差分探头：测量两个信号之差，不使用参照接地。有D600A-AT, D300A-AT,D600ST and D500PT ,D350ST。 ¾ 电流探头：测量信号中的电流。AP015等。
地线，烧坏探头。如下图：
7
不能用无源探头测量开关电源设备的初级部分。 LeCroy Company Confidential
有源探头的使用注意阻抗匹配
●注意有源探头的输入阻抗，如下表： Model Bandwidth
ZS1000 ZS1500
Input R 1 MΩ 1 MΩ 100 kΩ 100 kΩ
探针金属套筒损坏厂家可修复
金属套筒掉下来或丢失，不要自行维修。原因 有两个： 1、自己装反，导致绝缘，接触不好。 2、内部弹簧拉断。最后导致探头报废。
11
LeCroy Company Confidential
HFP探头使用注意----防止测量信号有过 冲
故障现象：HFP2500/HFP1500信号过冲很大。 产生这种情况原因是由于使用自制的接地线，而HFP探头的地端子内 部是通孔的，如果接地针过长地插入，会把内部元件和电路板捅坏。 所以要么使用力科的接地延长线，要么将他们自己的接地线做成弯的 （如下图片中的一样），插入地端子部分的长度不要超过8毫米。这样 能够有效地避免这种情况的发生。损坏情况如下张图示。
z
使用宽带差分探头时注意防静电。建议使用离子风扇，能大大减少探头损 坏率。
示波器探头基础知识培训
TekProbeTM 探头接口
TekProbeTM 探头接口
基于BNC的探头接口形式 泰克在80年代中期发明 提供有源探头的供电 提供探头倍率的自动识别 提供探头类型的自动识别 提供工程单位的显示 理论上最好的BNC系统的带宽是4GHz
C2 = low frequency compensation. Scope input C varies.
系统的带宽
系统的上升时间 tr(10%~90%) tr(System)=√tr(scope)2+tr(probe)2
系统的带宽
BW(-3dB)
1
BW(SYSTEM)=
√(1
)2 + ( 1
f0 =
1
2 p (RC||RP)(CC+CP)
NOTE: Vcc is an AC Ground
探头对被测点的影响
例如：Rc＝10K Re＝10 Cc= 100pF
Rp＝1M Cp=20pF
原电路增益和截止频率： 增益＝ 1000 截止频率 ＝ 1/2 *p*10k *100pF=160KHz
等效阻抗
标准附件
与各种电路连接的附件
探头附件
泰克的无源探头家族
1X无源探头 － P6101B 通用无源探头－10X，1 MΩ 输入阻抗
P3010 • P6103B • P6109B • P6111B • P6112 • P6114B • P6117 高性能无源探头－ 10X读出，10 MΩ 输入阻抗
探测小尺寸电路
当今的小 尺寸/表面 贴封电路 已经非常 普及
各种探头附件应 对小尺寸电路
各种探头附件应对小尺寸电路
无源探头选型考虑的因素
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示波器常用的探头有哪些（电压、电流、逻辑、差分详解）
示波器探头种类比较多，那么常用示波器探头种类有哪些？示波器探头的种类大体上可以分为电压、电流、逻辑等几大类，如下图所示：
1 无源电压探头1.1 无源探头
无源探头由导线和连接器制成，在需要补偿或衰减时，还包括电阻器和电容器。
探头中没有有源器件（晶体管或放大器），因此不需为探头供电。
无源探头一般是最坚固、最经济的探头，它们不仅使用简便，而且使用广泛。
1.2 高阻无源电压探头
从实际需要出发，使用最多的是电压探头，其中高阻无源电压探头占最大部分。
无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数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。
对信号幅度是1V峰峰值或更低的应用，1探头可能要比较适合，甚至是必不可少的。
在低幅度和中等幅度信号混合（几十毫伏到几十伏）的应用中，可切换1/10探头要方便得多。
但是，可切换1/10探头在本质上是一个产品中的两个不同探头，不仅其衰减系数不同，而且其带宽、上升时间和阻抗（R和C）特点也不同。
因此，这些探头不能与示波器的输入完全匹配，不能提供标准10探头实现的最优性能。
1.3 低阻无源电压探头
大多数高阻无源探头的带宽范围在小于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，采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间。
这种探头是为用于50欧姆环境中设计的，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。
从探头角度看，我们可以把高压定义为超过典型的通用10无源探头可以安全处理的电压的任何电压。
高压探头要求具有良好的绝缘强度，保证使用者和示波。