示波器的探头要怎么选择？

来源：日图科技

探头做为示波器的“眼睛“，在信号测量中有着至关重要的作用；那么如何选择合适的探头就成为了一个工程师的必修课。

首先，探头的种类有很多，常用的探头有两大分类，分别是电压和电流；其中电压探头又分有源探头和无源探头；按电压等级分类可分为高压和低压探头，高压和低压中又分单端和差分探头……

理想的探头

绝对的信号保真度，没有信号源负载效应，高抗噪性。

·理想的探头将不影响信号的测量

·带宽无限

·零输入电容

·无穷大输入电阻

·无限动态范围

·衰减为 1

·零延时

·零相移

·机械尺寸与待测点十分吻合

但是实际上不存在这样的探头，可能一个带有S参数信息的低损耗的高频SMA线缆，经过在示波器里面的去嵌操作之后，可以差不多认为是一个理想的探头。

各类探头的特点

无源探头

优点：

·1x（无衰减）

·价格便宜

缺点：

·端接：输入阻抗很低

·非端接：非常高的反射；非常高的输入电容；低的带宽

高阻无源探头

优点：

·高输入电阻

·宽动态范围

·价格便宜

·坚固耐用

·输入电容小于 C vs 1X Probe

缺点：

·高输入电容C

·与50欧姆系统不兼容

·必须经过补偿

应用：

·低功率设备

·维修

·生产工程测试研发

有源探头

优点：

·低输入电容

·高带宽

·高输入电阻 R

·适合 50 W 或1 MW

·无须补偿

缺点：

·造价较高

·动态范围比较小

·较易损

·需要供电

高压差分探头

·用于浮地信号测量

·用于差分信号测量

·电压量程与带宽成反比

·属于有源探头的一种，需要供电

应用：

·浮动测量

·开关电源设计

·电机驱动设计

·电子镇流器设计

·CRT显示设计

·电源转换器的设计

·服务动力装置评估

低压差分探头

·一般用于低压高速信号的测量

·带宽较高，量程较低

·更高要求的连接方式

·属于有源探头的一种，需要供电

应用：

·高速数字系统设计

·组件设计/描述

·信号完整性，抖动和时序分析

·机械工程与测试

·测量3.0 V逻辑，InfiniBand, PCI Express, DDR, Rambus数据线，千兆以太网

电流探头

·示波器测试电流最普遍，最常用的探头

·测量量程与带宽成反比

·AC/DC电流探头量程一般在2000A以内

·AC电流探头量程或可达10000A以上

·属于有源探头的一种，需要供电

应用：

·电源

·半导体设备

·功率逆变器/转换器

·电子镇流器

·工业/消费电子产品

·移动通信

·马达驱动器

·交通运输系统

高压单端探头

·极高的输入阻抗，通常在几十，上百MΩ

·针对对地的高压单端信号1000V，2500V，20000V

·带宽相对较高，价格便宜

应用：

·电源设计

·设计电机拖动

·电子镇流器

·功率半导体

·开关模式控制

·UPS 系统

·功率整流器

低压单端探头

·通常用于测量低于 12 V 以地参考的高速信号。

·通常具备很低的输入电容（0-1pF），对电路负载影响很小

·带宽通常较高

应用：

·检验、调试和表征高速设计

·信号完整性、抖动和定时分析

·制造工程和测试

·信号电压摆幅最高 8 Vp-p

低噪声电源纹波探头

·专门用于纹波测量的探头

·低衰减倍数，低负载效应

·高带宽，低动态范围

·低噪声，高直流偏移

·价格昂贵

应用：

·探测汽车、工业和消费市场中芯片组的电源轨电压供电和控制功能

·探测数字功率管理、内存和以太网连接能力

·探测高频电源轨上的噪声源

光隔离探头

·针对于三代半导体器件测试

·同时具备高差分电压，高共模电压

·高带宽，高共模抑制比等优点

应用：

·使用 SiC 或 GaN、FET 或 IGBT 的半/全桥设计

·浮动测量

·功率转换器设计

·电源设备评估

·开关电源设计

·逆变器设计

·电机驱动设计

·电子镇流器设计

·EMI 和 ESD 故障排除

·电流并联测量

逻辑探头

·提供多个通道的输入

·只具备分辨高，低电平的能力

·一般用于信号的协议解码分析

近场探头

·精确定位磁场干扰源

·电磁场强度检测

·可以用于EMI

以上介绍的种种探头，均用于常规的电压，电流测量；但是当今的示波器趋向高度集成化，许多厂家将信号发生器，频谱仪，逻辑分析仪等功能模块集成到示波器内部，为了配合这些功能的使用，更多的探头将应用到示波器上；例如配合逻辑分析仪使用的逻辑探头，配合频谱仪使用的近场探头。

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关键词:示波器 探头 测量

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编辑：清风

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