示波器探头技术
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。
示波器电流探头原理
示波器电流探头原理
示波器电流探头是一种用于测量电流的仪器，它通过将电流
信号转换为电压信号，并将其输入示波器进行显示和分析。
其
工作原理主要包括磁性、电阻性和电感性三种类型。
1.磁性电流探头原理：磁性电流探头利用安培定律，通过电
流在导线周围产生的磁场感应来测量电流。
当电流通过被测导
线时，磁性电流探头放置在导线周围，探头内部的磁芯感应到
磁场并产生感应电势，该电势与电流成正比。
感应电势经由传
感器传递到示波器上，经过放大和滤波后，示波器上显示出与
原始电流信号相关的波形。
2.电阻性电流探头原理：电阻性电流探头采用电流感应原理，通过导线内部的电阻产生的电势差来测量电流。
探头内部包含
一个电阻元件，当电流通过被测导线时，一部分电流会通过探
头内的电阻元件，产生电势差。
电势差将被放大并传递到示波
器上，示波器通过计算电势差和电阻之间的关系来确定电流大小。
3.电感性电流探头原理：电感性电流探头利用电流在线圈内
引起的感应电势来测量电流。
探头内部包含一个线圈，当电流
通过被测导线时，线圈内部会产生磁场，导线中的电流和线圈
中的磁场之间会相互作用，从而在线圈两端产生感应电势。
该
感应电势经由传感器传递到示波器上，并经过放大和滤波处理后，示波器上显示出与原始电流信号相关的波形。
总之，示波器电流探头通过不同的原理将电流信号转换为电压信号，从而在示波器上显示出电流的波形。
这种测量方法广泛应用于电子电路测试、电力系统分析和工业自动化等领域。
示波器探头用途
示波器探头用途示波器探头是示波器系统的一个重要组成部分，用于在电子电路测试和测量中获取并测量电信号。
它通过将电信号连接到示波器的输入通道，将电信号转换成示波器能够显示和分析的波形。
示波器探头的主要用途是测量电路中的电压和电流。
在电子电路的设计、开发、测试和故障排除过程中，探头是非常重要的工具。
下面将详细介绍示波器探头的用途和工作原理。
1. 电压测量：示波器探头最常见的用途是测量电压信号。
示波器通过探头将待测电路的电压连接到示波器的输入通道，然后显示电压随时间变化的波形图。
这样就可以观察电信号的幅值、频率、相位等特征，从而对电路进行分析和调试。
2. 电流测量：除了电压测量外，示波器探头也可以用于测量电路中的电流信号。
为了测量电流，探头通常需要与一个电阻器（称为测量电阻或电流夹）一起使用。
电流信号在通过测量电阻时会产生一个电压信号，然后通过示波器探头测量和显示出来。
这种测量方法称为电流探头（Current Probe），常用于测量高频电流、交流电流等特殊应用。
3. 高频测量：示波器探头可用于高频测量。
高频信号在传输过程中容易产生衰减和信号失真，因此示波器探头必须具有快速的响应速度和良好的频率响应特性。
一些高频示波器探头还配备了阻抗匹配调节器，可以在不同频率下匹配待测电路的阻抗，提高测量精度。
4. 差分信号测量：示波器探头还可以用于测量差分信号。
差分信号是由两个相互干扰的信号组成，常见于许多电路和系统中。
示波器探头的差分测量功能允许用户同时测量并显示两个信号之间的差异，从而帮助分析噪声、干扰、共模电压等问题。
5. 逻辑信号测量：除了模拟信号测量外，示波器探头也可以用于逻辑信号测量。
逻辑信号是数字系统中常见的信号形式，通常表示为0和1。
示波器探头可以将逻辑信号转换成模拟信号，并显示出信号的高电平和低电平状态以及信号的变化情况。
这对于分析和调试数字电路非常有用。
总结起来，示波器探头是示波器系统中的一个重要工具，主要用于测量电压和电流信号。
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
示波器探头基础入门指南
举例如下图：差模信号Vdm幅度为1V，经过差分放大器后幅度为2V，即Adm = 2.共模信号Vcm幅度为4.5V，经过差分放大器后幅度抑制为0.45V，即Acm=0.1.因此，CMRR =2 / 0.1 = 20：1 = 26dB。
图14差分信号测试举例
对于理想的差分放大器而言，我们希望其完全抑制共模信号，从而消除噪声Vnoise对差分信号测量的影响。对于一般的差分信号测量而言，20dB的CMRR已经足够，而R&S RT-ZD40的CMRR可达50dB，性能非常优异。
图2无源探头示意图
无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连，所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用（某些厂家特殊接口标准的探头除外），但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型，所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减比，以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。
图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图，它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线（一般1至1.5米左右）、可调补偿电容Ccomp组成。此类无源探头一般输入阻抗为10MΩ，衰减比因子为10：1。
差模（Differential Mode）：差分信号两端不同的信号成分，用表达式表示为Vdm = Vin+ - Vin-.
共模抑制（Common Mode Rejection）：差分放大器对共模信号的抑制能力，即差分放大器的一项主要能力是对Vnoise进行抑制消除。如果共模电压Vcm经过差分放大器的增益为Acm，差模电压Vdm经过差分放大器的增益为Adm，则我们可以用共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio）即CMRR来表示共模抑制能力，其表达式为：
示波器无源探头的原理
示波器无源探头（Passive Oscilloscope Probe）是一种不需要外部电源即可工作的示波器探头。
它的原理是基于阻抗变换和信号耦合，以适应示波器输入端的要求。
无源探头通常由探头本体、耦合电容、输入阻抗变换网络（通常是一个有源元件，如运算放大器）和终端电阻组成。
以下是示波器无源探头的基本工作原理：
1. 耦合电容：无源探头的输入端通常接有一个耦合电容，用于阻止直流分量通过探头进入示波器，这样可以保护示波器的电子元件不受直流电压的影响。
同时，耦合电容允许交流信号通过。
2. 输入阻抗变换网络：示波器的输入阻抗通常很高，以减少对被测电路的影响。
无源探头内部的输入阻抗变换网络可以将探头侧的较低阻抗转换为示波器输入所需的高阻抗。
这通常通过使用运算放大器和其他电阻元件来实现。
3. 终端电阻：无源探头的输出端接有一个终端电阻，这个电阻的值通常与示波器的输入阻抗相匹配，以确保信号在传输过程中不会因为阻抗不匹配而衰减。
4. 信号耦合：探头的本体通常由导电材料制成，可以用来耦合被测电路的信号。
由于探头本身不提供电源，它不会对被测电路产生影响，这使得无源探头非常适合用于测量敏感电路。
无源探头的优点是不需要外部电源，使用方便，且对被测电路的影响较小。
然而，无源探头的带宽通常有限，对于高速信号的测量可能不够理想。
在需要更高带宽和更精确测量的情况下，可能需要使用有源探头（Active Probe），有源探头内部包含有源电子元件，可以提供更宽的带宽和更好的性能。
(有图)示波器探头原理及种类.pdf
示波器探头原理及种类（1）任何使用过示波器的人都会接触过探头，通常我们说的示波器是用来测电压信号的（也有测光或电流的，都是先通过相应的传感器转成电压量测量），探头的主要作用是把被测的电压信号从测量点引到示波器进行测量。
大部分人会比较关注示波器本身的使用，却忽略了探头的选择。
实际上探头是介于被测信号和示波器之间的中间环节，如果信号在探头处就已经失真了，那么示波器做的再好也没有用。
实际上探头的设计要比示波器难得多，因为示波器内部可以做很好的屏蔽，也不需要频繁拆卸，而探头除了要满足探测的方便性的要求以外，还要保证至少和示波器一样的带宽，难度要大得多。
因此最早高带宽的实时示波器刚出现时是没有相应的探头的，又过了一段时间探头才出来。
要选择合适的探头，首要的一点是要了解探头对测试的影响，这其中包括2部分的含义：1/探头对被测电路的影响；2/探头造成的信号失真。
理想的探头应该是对被测电路没有任何影响，同时对信号没有任何失真的。
遗憾的是，没有真正的探头能同时满足这两个条件，通常都需要在这两个参数间做一些折衷。
为了考量探头对测量的影响，我们通常可以把探头模型简单等效为一个R、L、C 的模型，把这个模型和我们的被测电路放在一起分析。
首先，探头本身有输入电阻。
和万用表测电压的原理一样，为了尽可能减少对被测电路的影响，要求探头本身的输入电阻Rprobe要尽可能大。
但由于Rprobe不可能做到无穷大，所以就会和被测电路产生分压，实际测到的电压可能不是探头点上之前的真实电压，这在一些电源或放大器电路的测试中会经常遇到。
为了避免探头电阻负载造成的影响，一般要求Rprobe要大于Rsource和Rload的10倍以上。
大部分探头的输入阻抗在几十k欧姆到几十兆欧姆间。
其次，探头本身有输入电容。
这个电容不是刻意做进去的，而是探头的寄生电容。
这个寄生电容也是影响探头带宽的最重要因素，因为这个电容会衰减高频成分，把信号的上升沿变缓。
通常高带宽的探头寄生电容都比较小。
示波器探头原理
示波器探头原理示波器探头是示波器中的一个重要部件，它的作用是将被测信号转换成示波器可测量的电压信号。
在示波器测量中，探头起着至关重要的作用，正确的选择和使用探头可以保证测量结果的准确性和可靠性。
本文将介绍示波器探头的原理，帮助读者更好地理解示波器探头的工作原理和选择使用。
首先，我们来了解一下示波器探头的基本结构。
一般来说，示波器探头由接地线、信号引线、衰减器、补偿器和接口等部分组成。
接地线用于连接被测电路的地，信号引线用于连接被测信号的输入端，衰减器用于将被测信号进行衰减，补偿器用于调节探头的频率响应，接口则用于连接示波器主机。
接下来，我们来详细介绍一下示波器探头的工作原理。
当被测信号通过信号引线输入到探头时，首先经过衰减器进行衰减，然后再经过补偿器进行补偿，最后通过接口输入到示波器主机。
衰减器的作用是将被测信号的幅值降低到示波器可测量的范围内，以保护示波器主机不受过大的输入信号影响。
补偿器的作用是校正探头的频率响应特性，使得探头在不同频率下都能够准确地传输信号。
在选择使用示波器探头时，需要考虑被测信号的频率范围、幅值范围和波形特性等因素。
不同的探头具有不同的频率响应特性和衰减比，因此在选择探头时需要根据实际测量需求进行合理选择。
另外，还需要注意探头的接地方式，接地方式的选择会对测量结果产生影响，需要根据具体情况进行合理选择。
总之，示波器探头作为示波器中的重要部件，具有重要的测量作用。
正确的选择和使用探头可以保证测量结果的准确性和可靠性。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解示波器探头的工作原理和选择使用，从而更好地应用示波器进行信号测量。
示波器探头原理
示波器探头原理示波器探头原理示波器探头原理---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没的特性，以适应各种不同的专门工作的击破要，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面导线来代替探头，那到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，其些这类噪声甚至还能抽向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们于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。
示波器探头带宽和示波器一们，示波器探头也具有其允许的有限带宽。
如果我们使用一台100MHz的示波器和一个100MHz的探头，那么它们组合起来的响应就小于100MHz，探头的电容和示波器的输入电容相加，这就减小了系统的带宽，加大了显示的上升时间tr见第一章1.3节上升时间。
使用1.3节的公式tr(ns)=350/BW(MHz)如果示波器和探头各自均为100MHz带宽，其上升时间均为tr=3.5ns 。
则有效系统上升时间就由下式给出：trsystem=sqr(t2rscope+t2rprobe)=sqr(3.52+3.52)ns=sqr(24.5)2ns=4.95ns根据 4.95ns的系统上升时间求得，系统带宽为350/4.95MHz=70.7MHz。
Fluke公司给所有示波器配备的探头都能使示波器保证在探头尖端获得规定的示波器带宽，从上述的计算可以看出，视觉要求探头本射的带宽要比示波器的带宽宽得多。
示波器探头的原理
示波器探头的原理示波器探头是用于连接被测电路和示波仪，用于测量电压信号波形的一种电子设备。
它的主要原理是通过探头将待测电压转换为能够被示波器读取和显示的信号。
示波器探头主要由探头体、接地线、探头标尺、衰减器和校准器等组成。
探头体一端连接被测电路，另一端插入示波器的输入端口。
探头体内部是一个高频电路，能够通过电容或电阻的变化将电路输出信号转换为示波器可以接收的合适的电压范围。
接地线将被测电路的地与示波器接地点相连，以确保测量的准确性。
探头标尺上刻有不同电压系数的标度，用于测量不同幅值的信号。
衰减器和校准器用于调整和校准接入信号的幅度。
示波器探头的工作原理有两种常见的方式，即电容分压和电阻分压。
电容分压是指通过探头内部的电容将被测电压分压为示波器可以接收的范围内的电压。
探头内部的电容和被测电路之间形成一个电压分压比，通过调节探头标尺上的放大倍数，可以在示波器屏幕上正确显示被测电压的波形。
电阻分压是指通过探头内部的电阻将被测电压按照一定比例分压为示波器可以接收的电压。
探头内部的电阻和被测电路之间形成一个电压分压比，通过调节探头标尺上的放大倍数，从而改变分压比。
这种方式主要适用于低频信号的测量。
示波器探头还有一些其他的技术参数，如频率响应、带宽、输入阻抗和负载容量等。
频率响应是指探头的输出信号与输入信号的频率之间的关系。
带宽是指探头能够准确测量的频率范围。
输入阻抗是指探头的输入端口对被测电路的负载影响。
负载容量是指探头输入端口的电容大小，它影响了探头对高频信号的响应能力。
在使用示波器探头时，需要根据被测电路的特性和测量要求选择合适的探头类型和参数。
一般来说，测量低频信号可以选择频率响应和带宽较低的电容分压型探头；而对于高频信号的测量，则需要选择带宽和频率响应较高的探头。
总结起来，示波器探头通过电容分压或电阻分压的原理将被测电压信号转换为示波器可以显示的合适的电压范围。
它是一种重要的测量工具，能够准确地显示电路中的电压信号波形，帮助工程师进行电路调试和故障排查。
示波器电流探头工作原理
示波器电流探头工作原理
电流探头测量电子在导线内运动时生成的磁场。
在电流探头的量程规范内，导线周围的磁通场被转换成线性电压输出，可以在示波器或其它测量仪器上
显示和分析线性电压输出。
通过把导线完全绕在探头磁芯上（分芯和实芯）上，可以精确地测量磁通场。
分芯探头非常方便，它们可以夹在导线上，而
不必断开连接。
实芯电流变压器（ct）是为永久安装或半永久安装而设计的，它们体积小，提供了非常高的频响，可以测量超快速、低振幅电流脉冲和ac
信号。
电流探头在测试直流和低频交流时的工作原理
当电流钳闭合，把一通有电流的导体围在中心时，响应地会出现一个磁场。
这些磁场使霍尔传感器内的电子发生偏转，在霍尔传感器的输出产生一个电
动势。
电流探头根据这个电动势产生一个反向（补偿）电流送至电流探头的
线圈，使电流钳中的磁场为零，以防止饱和。
电流探头根据反向电流测得实
际的电流值。
用这个方法，能够非常线性的测量大电流，包括交直流混合的
电流。
电流探头测试直流和低频时的工作原理。
示波器电压探头原理
示波器电压探头原理示波器是一种用于测量电信号波形的仪器，而电压探头是示波器的重要组成部分。
电压探头的作用是将被测电路的电压转换为示波器可以测量的电压信号，并保持信号的准确性和稳定性。
本文将介绍示波器电压探头的原理及其工作方式。
一、电压探头的基本原理电压探头的基本原理是利用高阻抗输入电路来测量电路中的电压信号。
通常情况下，电压探头由一个内部电阻和一个电容组成。
电阻用于限制电流的流动，电容则用于对电压进行滤波。
当电压探头连接到被测电路上时，内部电阻和电容将与被测电路并联。
由于电压探头的输入阻抗很高，可以忽略不计，因此它不会对被测电路造成影响。
同时，电容的作用是对电压信号进行滤波，以提供稳定的测量结果。
二、电压探头的工作方式电压探头的工作方式可以分为两个步骤：信号传递和信号调节。
1. 信号传递在信号传递过程中，电压探头将被测电路的电压信号传递给示波器。
当电压探头连接到被测电路上时，探头的输入端将接收到电压信号。
由于电压探头的高阻抗输入电路，这个过程基本上是无损的，不会对被测电路造成影响。
2. 信号调节在信号传递到示波器之前，电压探头会对信号进行调节以适应示波器的测量范围。
这通常涉及到放大和衰减两个过程。
放大是指将被测电路的电压信号放大到示波器可以测量的范围内。
放大过程通常由探头内部的放大器完成。
放大器可以将电压信号放大几十倍或几百倍，以便更好地显示在示波器屏幕上。
衰减是指将被测电路的电压信号降低到示波器可以接受的范围内。
衰减过程通常由探头内部的电阻网络完成。
电阻网络可以根据示波器的测量范围选择不同的衰减系数，以保证测量的准确性和稳定性。
三、电压探头的使用注意事项在使用电压探头时，需要注意以下几点：1. 阻抗匹配：要确保电压探头的输入阻抗与示波器的输入阻抗匹配，以保证测量的准确性。
一般情况下，示波器的输入阻抗是固定的，而电压探头的输入阻抗可以通过选择不同的探头进行调整。
2. 频率响应：电压探头的频率响应是指在不同频率下的响应能力。
示波器常用探头操作指南
➢ 探头补偿调整小螺丝刀
➢ Coding Rings(set) 3x4 Colors
➢ 4色(各3个)探头标记环
➢ Operating Manual
➢ 纸质操作手册
COMPANY RESTRICTED
8
Rohde & Schwarz
R&S示波器常用探头操作指南
R&S 通用无源探头RT-ZP10
附件捆绑优惠包RT-ZA1
14
Rohde & Schwarz
R&S示波器常用探头操作指南
概述
➢ R&S公司的示波器探头接口简介
➢ 无源电压探头_RT-ZP10
➢ 有源单端探头_RT-ZS30
➢ 有源差分探头_RT-ZD40
➢ 电流探头_RT-ZC20B
➢ 电源轨探头_RT-ZPR20
探头型号
探头带宽
RT-ZS10E
1 GHz
➢ 正确操作：用镊子夹住探针头，小心地将其从白色塑料插座中拔出。
COMPANY RESTRICTED
12
Rohde & Schwarz
R&S示波器常用探头操作指南
R&S 通用无源探头RT-ZP10
纹波和噪音测试采用弹簧接地环
c
1
2
2.5mm直径
弹簧接地环
3
AC耦合隔直
滤波电容
➢ 纹波噪音或高频信号测试推荐采用弹簧接地针以降低寄生阻抗。
▪
RTM/RTA4/RTB在1MΩ阻抗耦合方式下输入范围300Vrms,400Vpk。
▪
50欧姆阻抗耦合方式下输入范围皆为5Vrms。
➢ 示波器连接探头后一般由探头决定输入范围。
示波器探头工作原理
示波器探头工作原理
示波器探头是一种测量电信号的工具，通过将探头连接到示波器上，可以观察并测量信号的波形和特征。
探头的工作原理基于电磁感应和电阻分压原理。
它通常由两部分组成：信号引线和插头。
信号引线是连接探头和被测信号源的部分，一端连接探头插头，另一端连接被测信号的接入点。
引线通常由绝缘材料包裹的导体组成，以防止信号波形受到外界干扰。
插头是探头的连接接口，用于将探头与示波器相连。
插头一般由金属制成，确保良好的电气接触和传输质量。
当信号通过探头时，信号引线会感应到电磁场，并在引线上产生感应电动势。
这个电动势可以通过回路中的电阻进行分压，从而减小信号的幅度，以防止损坏示波器。
在测量过程中，示波器会根据该分压信号计算出原始信号的幅度值，并将其显示在屏幕上。
探头还需要考虑相位延迟。
由于探头本身的电容性质，信号在传输过程中可能会有微小的时间延迟。
示波器会根据探头的特性进行校准，以消除这种延迟并确保准确测量信号的时间特性。
总之，示波器探头通过电磁感应和电阻分压原理来感知和测量被测信号，并将其转换成示波器可读取的波形数据，以实现信号的观测和分析。
示波器探头原理及种类(4)
示波器探头原理及种类（4）
――BJLK
另一种无源探头是低阻无源探头，这是最不常用的一种探头，但有其自身的特点。
以下是这种探头的原理框图。
低阻无源探头要求示波器的输入阻抗为50欧姆，前端等效串了一个分压电阻。
根据串阻阻值的不同，可以实现不同的分压比，比如串个450欧姆的电阻就是10：1的分压。
由于采用50欧姆的传输电缆，示波器端也是50欧姆的匹配，所以整个探头的带宽比较高。
如Agilent的54006A探头带宽可以达6GHz。
但是由于探头的输入阻抗低（只有500欧姆或1k欧姆），测试中如果并在电路里还是可能对被测信号产生一点影响的，特别对高输出阻抗的电路，因此应用不是特别广泛。
低阻无源探头的最大好处是以接近普通高阻无源探头的价格提供了比较高的测试带宽（1G～6GHz），缺点主要是输入阻抗低。
――未完待续。
示波器高压探头使用方法
示波器高压探头使用方法
示波器高压探头是一种用于测量高电压的仪器，通常用于测量高压电源、电机和变压器等电气设备。
使用示波器高压探头需要注意以下几点：
1、选择合适的高压探头。
高压探头的选择应根据待测电压和电流值来确定，通常应按照实际测量值的一定倍数来选择。
2、连接高压探头。
将高压探头连接到示波器的通道输入，然后将探头的引线与电路连接。
3、调整示波器。
将示波器的控制按钮调整到合适的位置，以保证示波器的灵敏度和准确性。
4、测量高压电路。
使用高压探头在待测电路上进行测量，注意在测量过程中避免触摸电路。
5、保存数据。
在测量完成后，将数据保存到示波器的存储介质中，以备后续分析和处理。
总之，使用示波器高压探头需要注意安全，合理选择探头，正确连接和调整示波器，并保留测量数据，以充分发挥示波器高压探头的功能。
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示波器高压探头原理
示波器高压探头原理
示波器高压探头是一种常见的电子测量仪器，用于测量高压电路中的电压信号。
它的工作原理主要包括信号采集部分、信号传输部分和信号处理部分。
示波器高压探头的信号采集部分通常由电容、限流电阻和电阻组成。
其中，电容作为信号的采集元件，能够将高压信号转化为电流信号；限流电阻能够限制电流的流动，保护示波器高压探头不被过大的电流损坏；电阻用于与信号接地，形成信号回路。
信号采集部分与示波器主机相连，通过信号传输部分将采集到的信号传输给示波器主机进行处理。
信号传输部分主要由特殊材料制成的电缆组成，该电缆能够承受高压电场的作用，同时能够将采集到的信号准确地传输到示波器主机。
在传输过程中，需要注意信号传输的阻抗匹配，确保信号的准确传输。
信号处理部分是示波器高压探头的核心部分，它有助于处理采集到的信号，使其能够在示波器屏幕上显示出来。
信号处理部分主要包括信号放大、滤波和保护等功能。
示波器高压探头将采集到的小电流信号转化为示波器能够处理的较大电压信号，以便在示波器屏幕上显示出来。
同时，示波器高压探头还能够对信号进行滤波，去除掉一些噪声，使得信号更加清晰。
另外，为了保护示波器高压探头和示波器主机，通常会在信号处理部分添加过压保护电路。
通过上述工作原理，示波器高压探头能够准确地采集高压电路中的电压信号，并
将其传输给示波器主机进行处理和显示。
示波器高压探头广泛应用于电力系统、电子设备、通讯系统等领域，为工程师和技术人员提供了便捷和可靠的电压测量手段。
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示波器探头技术安捷伦科技（中国）有限公司：孙灯亮示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用范围，使得示波器可以在线测试和分析被测电子电路，如下图：图1、示波器的探头探头的选择和使用需要考虑如下两个方面：其一：因为探头有负载效应，探头会直接影响被测信号和被测电路；其二：探头是整个示波器测量系统的一部分，会直接影响仪器的信号保真度和测试结果一、探头的负载效应当探头探测到被测电路后，探头成为了被测电路的一部分。
探头的负载效应包括下面3部分：1. 阻性负载效应；2. 容性负载效应；3. 感性负载效应。
图2、示波器探头的负载效应阻性负载相当于在被测电路上并联了一个电阻，对被测信号有分压的作用，影响被测信号的幅度和直流偏置。
有时，加上探头时，有故障的电路可能变得正常了。
一般推荐探头的电阻R>10倍被测源电阻，以维持小于10%的幅度误差。
图3、示波器探头的阻性负载效应容性负载相当于在被测电路上并联了一个电容，对被测信号有滤波的作用，影响被测信号的上升下降时间，影响传输延迟，影响传输互连通道的带宽。
有时，加上探头时，有故障的电路变得正常了，这个电容效应起到了关键的作用。
一般推荐使用电容负载尽量小的探头，以减小对被测信号边沿的影响。
图4、示波器探头的容性负载效应感性负载来源于探头地线的电感效应，这地线电感会与容性负载和阻性负载形成谐振，从而使显示的信号上出现振铃。
如果显示的信号上出现明显的振铃，需要检查确认是被测信号的真实特征还是由于接地线引起的振铃，检查确认的方法是使用尽量短的接地线。
一般推荐使用尽量短的地线，一般地线电感=1nH/mm。
图5、示波器探头的感性负载效应二、探头的类型示波器探头大的方面可以分为：无源探头和有源探头两大类。
无源有源顾名思义就是需不需要给探头供电。
无源探头细分如下：1.低阻电阻分压探头；2.带补偿的高阻无源探头（最常用的无源探头）；3.高压探头有源探头细分如下：1.单端有源探头；2.差分探头；3.电流探头最常用的高阻无源探头和有源探头简单对比如下：表1、有源探头和无源探头对比表低阻电阻分压探头具备较低的电容负载（<1pf)，较高的带宽（>1.5GHz），较低的价格，但是电阻负载非常大，一般只有500ohm或1Kohm，所以只适合测试低源阻抗的电路，或只关注时间参数测试的电路。
图6、低阻电阻分压探头结构原理带补偿的高阻无源探头是最常用的无源探头，一般示波器标配的探头都是此类探头。
带补偿的高阻无源探头具备较高的输入电阻（一般1Mohm以上），可调的补偿电容，以匹配示波器的输入，具备较高的动态范围，可以测试较大幅度的信号（几十幅以上），价格也较低。
但是不知之处是输入电容过大（一般10pf以上），带宽较低（一般500MHz以内）。
图7、带补偿的高阻无源探头结构原理带补偿的高阻无源探头有一个补偿电容，当接上示波器时，一般需要调整电容值（需要使用探头自带的小螺丝刀来调整，调整时把探头连接到示波器补偿输出测试位置），以与示波器输入电容匹配，以消除低频或高频增益。
下图的左边是存在高频或低频增益，调整后的补偿信号显示波形如下图的右边所示。
图8、带补偿的高阻无源探头补偿校准原理和方法高压探头是带补偿的无源探头的基础上，增大输入电阻，使得衰减加大（如：100:1或1000:1等)。
因为需要使用耐高压的元器件，所以高压探头一般物理尺寸较大。
图9、高压探头结构原理三、有源探头我们先来观察一下用600MHz无源探头和1.5GHz有源探头测试1ns上升时间阶跃信号的影响。
使用脉冲发生器产生一个1ns的阶跃信号，通过测试夹具后，使用SMA电缆直接连接到一个1.5GHz带宽的示波器上，这样示波器上会显示一个波形（如下图中的兰色信号），把这个波形存为参考波形。
然后使用探头点测测试夹具去探测被测信号，通过SMA直连的波形因为受探头负载的影响而变成黄色的波形，探头通道显示的是绿色的波形。
然后分别测试上升时间，可以看出无源探头和有源探头对高速信号的影响。
图10、有源探头和无源探头对1ns上升时间的高速信号的测量影响具体测试结果如下：使用1165A 600MHz无源探头，使用鳄鱼嘴接地线：受探头负载的影响，上升时间变为：1.9ns；探头通道显示的波形存在振铃，上升时间为：1.85ns;使用1156A 1.5GHz有源探头，使用5cm接地线：受探头负载的影响较小，上升时间仍为：1ns；探头通道显示的波形与原始信号一致，上升时间仍为：1ns。
单端有源探头结构图如下，使用放大器实现阻抗变换的目的。
单端有源探头的输入阻抗较高（一般达100Kohm以上），而输入电容较小（一般小于1pf)，通过探头放大器后连接到示波器，示波器必须使用50ohm输入阻抗。
有源探头带宽宽（现在可达30GHz），而负载小，但是价格相对较高（一般每根探头达到同样带宽示波器价格的10%左右)，动态范围较小（这个需要注意，因为超过探头动态范围的信号，不能正确测试。
一般动态范围5V左右），比较脆弱，使用需小心。
图11、单端有源探头结构原理差分探头结构图如下，使用差分放大器实现阻抗变换的目的。
差分探头的输入阻抗较高（一般达50Kohm以上），而输入电容较小（一般小于1pf)，通过差分探头放大器后连接到示波器，示波器必须使用50ohm 输入阻抗。
差分探头带宽非常宽（现在可达30GHz），负载非常小，具有较高共模抑制比，但是价格相对较高（一般每根探头达到同样带宽示波器价格的10% 左右)，动态范围也较小（这个需要注意，因为超过探头动态范围的信号，不能正确测试。
一般动态范围3V左右），比较脆弱，使用需小心。
差分探头适合测试高速差分信号（测试时不用接地），适合放大器测试，电源测试，适合虚地测试等应用。
图12、差分探头结构原理电流探头也是有源探头，利用霍尔传感器和感应线圈实现直流和交流电流的测量。
电流探头把电流信号转换成电压信号，示波器采集电压信号，再显示成电流信号。
电流探头可以测试几十毫安到几百安培的电流，使用时需要引出电流线（电流探头是把导线夹在中间进行测试的，不会影响被测电路）。
电流探头在测试直流和低频交流时的工作原理：当电流钳闭合，把一通有电流的导体围在中心时，响应地会出现一个磁场。
这些磁场使霍尔传感器内的电子发生偏转，在霍尔传感器的输出产生一个电动势。
电流探头根据这个电动势产生一个反向（补偿）电流送至电流探头的线圈，使电流钳中的磁场为零，以防止饱和。
电流探头根据反向电流测得实际的电流值。
用这个方法，能够非常线性的测量大电流，包括交直流混合的电流。
图13、电流探头在测试直流和低频交流时的工作原理电流探头在测试高频时的工作原理：随着被测电流频率的增加，霍尔效应逐渐减弱，当测量一个不含直流成分的高频交流电流时，大部分是通过磁场的强弱直接感应到电流探头的线圈。
此时，探头就像一个电流变压器，电流探头直接测量的是感应电流，而不是补偿电流，功放的输出为线圈提供一个低阻抗的接地回路。
图14、电流探头在测试高频时的工作原理电流探头在交叉区域时的工作原理：当电流探头工作在20KHz的高低频交叉区域时，部分测量是通过霍尔传感器实现的，另一部分是通过线圈实现的。
图15、电流探头在交叉区域时的工作原理四、有源探头附件现代的高带宽有源探头都采用分离式的设计方法，即：探头放大器与探头附件部分分开。
这样设计的好处是：1、支持更多的探头附件，使得探测更加的灵活；2、保护投资，最贵的是探头放大器（一个探头放大器可以支持多种探测方式，以前需要几个探头来实现）；同时探头附件保护探头放大器（探头附件即使损坏，价格也相对便宜）；3、这种设计方式容易实现高带宽。
图16、现代的高带宽有源探头和附件这些探头附件，主要包括以下几种：1、点测探头附件（包括：单端点测和差分点测）；2、焊接探头附件（包括：单端焊接和差分焊接，分离式的ZIF焊接）；3、插孔探头附件；4、差分SMA探头附件（示波器一般直接支持SMA连接，但是如果被测信号需要上拉如HDMI，则必须使用SMA探头附件）。
探头附件的电路结构如下图所示：1、在探头附件尖端部分会有一对阻尼电阻（一般82ohm），这对阻尼电阻的作用是消除探头附件尖端部分的电感的谐振影响；2、探头尖端部分的后面是25Kohm的电阻，这个电阻决定了探头的输入阻抗（直流输入阻抗即电阻：单端25Kohm，差分50Kohm），这个电阻使得被测信号传输到探头放大器部分的功率是非常小的，不至于对被测信号有较大影响；3、25Kohm的电阻后面是同轴传输线部分，这个传输线负责把小信号传输到放大器。
这个传输线的长度可以很长，也可以很短，中间可以加衰减器，也可以加耦合电容；4、同轴传输线连接到放大器，放大器是50ohm匹配的（差分100ohm匹配）。
图17、探头附件结构原理有源探头为了保持探头的精确度，需要工作在恒温状态，所以探头放大器不能放置到高低温箱里进行高低温环境下被测电路板的测试。
从探头附件结构中可见中间的 50ohm传输线的长短不影响探测，所以可以用很长的同轴电缆或扩展同轴电缆，让这个同轴电缆伸进高低温箱里进行高低温换进下被测电路板的测试。
如下图是 N5450A扩展电缆，使用N5381A 焊接探头附件，可以工作在-55°到150°温度范围。
图18、高低温测试环境中的差分探头系统使用N5450A扩展电缆和N5381A探头附件，使用1169A 12GHz探头放大器，在-55°和150°环境下的频响曲线如下图所示，可见能够满足高速信号测试的要求。
图19、高低温测试环境中的差分探头系统频响五、探头及附件准确度验证下图是一个例子：被测信号是一个频率456MHz，边沿时间约65ps的时钟信号，分别使用不同类型的探头和探头附件的测试结果。
A图是使用12GHz的1169A差分探头和N5381A 12GHz焊接探头附件的测试结果，几乎完全复现被测信号；B图是使用500MHz的无源探头的测试结果，显示的信号完全失真；C图是使用12GHz的1169A差分探头和较长的测试引线的测试结果，显示的信号出现很大的过冲；D图是使用4GHz的1158A单端探头和较长的测试引线的测试结果，显示的信号几乎是正弦波，失真较大。
图20、不同类型探头和附件对测试信号的影响从图中可见探头和探头附件对测试精确度的影响是非常大的，是我们测试高速信号应该重点注意的内容之一。
那我们应该如何验证探头和探头附件呢？验证探头和探头附件需要使用一台脉冲码型发生器（如:81134A，3.35GHz速率，60ps边沿的脉冲码型发生器），如果示波器自带高速信号输出功能，也可以使用示波器的这个辅助输出口代替脉冲码型发生器（如: Infiniium示波器的AUX OUT端口可以发一个高速时钟：456MHz频率，约65ps边沿）。