示波器探头的种类有哪些 示波器探头怎么选择

一、示波器探头的种类有哪些

1、无源电压探头

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。

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。

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）。

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，保证使用者和示波器的安全。

2、有源电压探头

①有源探头

有源探头包含或依赖有源器件，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），它提供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。

②有源FET探头

有源FET探头的规定带宽一般在500MHz～4GHz之间。除带宽更高外，有源FET探头的高输入阻抗允许在阻抗未知的测试点上进行测量，而产生负荷效应的风险要低得多。另外，由于低电容降低了地线影响，可以使用更长的地线。

有源FET探头没有无源探头的电压范围。有源探头的线性动态范围一般在±0.6V到±10V之间。

③有源差分探头

差分信号是互相参考，而不是参考接地的信号。差分探头可测量浮置器件的信号，实质上它是两个对称的电压探头组成，分别对地段有良好绝缘和较高阻抗。差分探头可以在更宽的频率范围内提供很高的共模抑制比（CMRR）。

3、电流探头

电流探头可以精确测得电流波形，方法是采用电流互感器输入，信号电流磁通经互感变压器变换成电压，再由探头内的放大器放大后送到示波器。

①交流电流探头

交流电流在互感器中，随着电流方向的变化，产生电场的变化，并感应出电压。交流电流探头属于无源设备，无需外接供电。

②直流电流探头

传统电流探头只能测量交流交流信号，因为稳定的直流电流不能在互感器中感应电流。然而，利用霍尔效应，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，需要外接供电。

所以电流探头基本上分成两类：即AC电流探头和AC/DC电流探头，AC电流探头通常是无源探头，AC/DC电流探头通常是有源探头。

4、逻辑探头

使用示波器观察分析数字波形的模拟特点时，需要用到逻辑探头，为隔离确切地成因，数字设计人员通常需要查看在具体逻辑条件下发生的特定数据脉冲，这要求逻辑触发功能。

5、其他探头

由于示波器的应用范围十分广泛，所以除了上述的探头类型外还有各种专用探头，这些专业探头根据其前端传感器的不同而有不同的功用。

①光电探头

光电探头在原理上是普通电压探头与光电转换器件的组合，可直接测量光器件和光纤传输的光信号。

②温度探头

温度探头是普通电压探头与温度传感器的组合，可直接测量物体的温度。温度探头属传感器探头的一种，各种传感器探头与示波器配合可测量多种物理量。

二、示波器探头怎么选择

1、选择适当的探头

由于广泛的示波器测量应用和需求，市场上可供选择的示波器探头很多，因此探头选择过程很容易引起混淆。为减少大量的混淆及缩小选择过程，应一直遵守示波器制造商的探头建议，这一点非常重要！因为不同的示波器是有不同的带宽、上升时间、灵敏度和输入阻抗。充分利用示波器的测量功能要求探头要与示波器的设计相匹配。

2、根据测量需求选择

此外，探头选择过程应考虑测量需求。您要测量哪些项目？是电压？电流？还是光信号？通过选择适合信号类型的探头，可以更快地获得直接测量结果。

3、根据信号幅度选择

另外，要考虑测量的信号幅度。它们是否位于示波器的动态范围内？如果不是，必需选择可以调节动态范围的探头。一般来说，这通过使用10X或更高的探头进行衰减来实现。要保证探针上的带宽或上升时间应超过计划测量的信号频率或上升时间。要记住，非正弦曲线信号具有重要的频率成分或谐波，其可能会在很大程度上超过信号的基频。例如，为了测量包括100MHz方形波的第5个谐波，您需要探针上的带宽为500MHz的测量系统。类似的，示波器系统的上升时间应该比计划测量的信号上升时间快3-5倍。

4、尽量选高电阻低电容探头

另外，应一直考虑示波器探头可能导致的信号负载。尽量使用高电阻、低电容探头。对大多数应用，带有20pF或更低电容的10M探头应为信号源负载提供充足的保证。但是，对某些高速数字电路，您可能需要转向有源探头提供较低的电容。