示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》
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。
示波器探头入门
1-1 中加以说明，探头在此测量图中作为一个未定义的方框而被指明。
探头事实上无论它是什么，它必须在信号源和示波器输入之间提供足够便利的和高质量的连接(图 1-2 )。
适当的连接有3个关键性的定义问题-物理连接，对电路运行的影响，及信号的传送。
图1-1. 探头是在示波器和测试点之间进行物理和电路连接的设备。
图1-2. 大多数探头由一个探头尖，一根探头电缆线，及一个补偿盒或其它类型的信号调节网络组成。
1理想的探头在理想世界中，理想的探头将提供下列关键的属性：连接简单和便利绝对的信号保真度零信号源极负载完全的噪音抗扰性连接简易和便利。
一个连接到测试点的物理连接已经作为探测的关键要求之一被论及。
使用理想的探头，你应该能够使物理连接简单及便利。
对于小型化电路，如高密度的表面装配技术( SMT ) 电路，微型探头及多种类的为SMT设备设计的探头尖适配器，能够使连接简易及便利。
图 1-3a所示，为这样的一个探头系统。
然而，这些探头，对于具有高电压和普通标准导线的工业功率电路而言，是太小了。
对于功率应用，需要应用更大尺寸的具有更多边缘保护的探头。
图1-3b和表1-3c是此类探头的例子。
图1-3b是一根高电压探头，图1-3c是一个通用探头上的夹具。
从这几个物理连接的例子可以看出，对于所有的应用来说，没有唯一的理想的探头尺寸及外形结构，因此，我们设计了各种各样尺寸外形及结构的探头，从而满足各种各样的应用和物理连接的要求。
绝对信号保真度。
理想的探头应该忠实地将信号从探头尖传送到示波器输入端。
换句话说，探头尖处的原有信号应当被忠实地复制到示波器输入端。
a. 探测 SMT 设备。
b. 高电压探头。
c. 通用探头上的夹具。
图1-3 多种多样的探头可应用于不同的技术应用及测量需求之中。
2图 1-5 . 探头和示波器设计为在规定的带宽范围上进行测量。
超越了 3 dB 点的频率，信号振幅极度削弱，测量结果是无法预知的。
图 1-4 .探头是由分布式的阻抗、感抗、电容组成。
示波器探头基础
Application Engineer : 邓启华 QiHua.deng@
x p
示波器探头技术及应用
示波器 探头 DUT
x p
探头的类型
探头
Voltage
Passive
Logic
Current
Active
Temperature Optica
x p
有源探头
探头 C1 C2 CABLE R1 GROUND BUFFER AMP R2 仪器
R3
高输入阻抗缓冲放大器置于探头前端用于驱动传输线.
x p
Advantages
有源探头
– Low Input Capacitance – Wide Bandwidth – High Input R – Compatibility with 50 or 1 M Systems – No Compensation Necessary
探头输入阻抗
100M 10M 1M 100k 10k 1k 100 10 1 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G 10G
1X Passive 100 pF/1 M Z0 0.15 pF/500 Active 0.4 pF/100 k 10X Passive 11 pF/10 M
x p
小信号 (< 10 mv)
不是真正的地 在地线上噪声远大于信号
x p
1:1有源探头 (Length of Cable)
?6 feet PROBE TIP GROUND PROBE CABLE 8 - 10 pF/ft* ?1.5 ns/ft 1 M SCOPE 20 pF
Advantages:
– 1X (No Attenuation) – Inexpensive
示波器探头基础知识
ScopeArt先生”团队成员示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，它主要是作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以进一步进行测量分析。
很多工程师很看重示波器的选择，却容易忽略对示波器探头的甄别。
试想如果信号经过前端探头就已经失真，那再完美的示波器所测得的数据也会有误。
所以正确了解探头性能，有效规避探头使用误区对我们日常使用示波器来说至关重要！1对于DCL，寄图1探头等。
?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10M?，衰减比因子为10：1。
?图3Vscope衰减因子?图4 R&S RT-ZH10高压探头还有一类无源探头，其衰减比为1：1，信号未经衰减直接经过探头传输至示波器，其耐压能力不及其它无源探头，但它具备测试小信号的优势。
由于不像10：1 衰减比探头那样信号需要示波器再放大10倍显示，所以示波器内部噪声未放大，测量噪声更小，此类更适用于测试小信号或电源纹波噪声。
图5 R&S HZ-154 1:1/10:1可调衰减比无源探头无源传输线探头是另一类特殊的无源探头，其特点是输入阻抗相对较低，一般为几百欧姆，支持带图650??图需要注意的是，由于传输线探头的低阻抗，它的负载效应会比较明显。
因此，此类探头仅适用于与低输出阻抗（几十至100欧姆）的电路测试。
对于更高输出阻抗的电路，我们可以选择使用高阻有源探头的方案，将在后续详述。
示波器有源无源电压探头的区分及操作规程
示波器有源无源电压探头的区分及操作规程示波器有源无源电压探头的区分一、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、性价比高的探头，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启程，使用较多的是电压探头，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供应了各种衰减系数1TImes；，10TImes；和100TImes；。
在这些无源探头中，10TImes；无源电压探头是常用的探头。
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×探头要便利得多。
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，不能供应标准10×探头实现的较优性能。
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，接受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。
二、有源电压探头1、有源探头有源探头包含或倚靠有源器件，如晶体管。
常见的情况下，有源设备是一种场效应晶体管（FET），它供应了特别低的输入电容，低电容会在更宽的频段上导致高输入阻抗。
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。
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。
有关示波器探头的使用介绍
有关示波器探头的使用介绍什么是示波器探头示波器探头是一种用于测量电子设备和电路的工具。
它可以将电路上的信号引出，放大并转化为示波器可读取的信号。
使用示波器探头可以非常方便地查看电路中的电压、电流和频率等参数，为工程师的电路设计和故障排查提供了关键性的帮助。
示波器探头的种类被动探头被动探头是最常见的示波器探头，由一个尖锐的金属探针和一条导线组成。
被动探头的工作原理是通过探针接触电路上的信号点，将信号引入示波器中。
由于被动探头没有功率放大功能，因此它不会对电路的电性能造成负面影响。
被动探头适用于大多数普通的测量工作，其带宽范围通常在100MHz以下，可以满足大多数基本电路设计和维护所需的测量需求。
高阻探头高阻探头是一种比较特殊的示波器探头，通常用于测量高电阻的电路。
它采用了高阻电路设计，可以确保在测量高电阻电路时不会对电路产生负面影响。
高阻探头的带宽范围通常在几十MHz以下，适用于需要测量高电阻电路的测量工作。
差分探头差分探头适用于测量差分信号，它由两个探针组成，能够同时测量两个信号并将其相减。
差分探头采用了特殊的设计以便保持双向电路的平衡，同时消除来自电源线和环境干扰产生的噪音。
差分探头主要用于测量信号源之间的差异，特别适用于对高精度、低噪声的测量需求。
当前探头当前探头适用于测量电路中的电流，通常由夹子和测量头两部分组成。
电流探头通过夹住电路中的线圈来测量电流。
当前探头通常用于测量高电流电路中的电流，其带宽通常在几十MHz以下，但它的测量精度非常高。
示波器探头的使用技巧示波器探头在使用过程中需要注意一些技巧，以确保测量结果的准确性：1.确保探头正确接地。
示波器的地线一定要接到被测电路的地线上才能进行准确的测量。
2.确认探头接触点。
要确保探头与被测点接触良好，避免探针和接触点之间出现接触干扰。
3.确认测量范围。
在测量之前，要确定要测量的电压范围和频率范围，选择合适的探头才能够测量出精确的结果。
4.选择合适的探头。
示波器探头种类的划分
怎样正确选择合适的示波器探头？示波器探头对测量结果的精确性事关重要，市场上提了成千上万种示波器探头，要是选用不当会对测量数据带来极大误差。
那么示波器探头有哪些种类呢？一、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。
二、高阻无源电压探头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。
三、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）四、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。
五、有源探头有源探头包含或依赖有源器件，如晶体管。
示波器有源与无源电压探头的区别
示波器有源与无源电压探头的区别示波器是一种在电子学、电气工程、医学和生物学等领域中广泛使用的精密测试仪器。
该设备允许观察和测量电信号的变化，用于测试和分析电路、发现电子设备中的故障。
在示波器的使用中，电压探头是连接示波器和电路的重要组成部分。
其中，有源和无源电压探头都是常用的电压信号采集设备。
然而，他们又存在一些明显的区别。
本文将会详细介绍有源与无源电压探头的区别。
有源电压探头有源电压探头是一种外部供电的测量仪器，通常需要被插入一个额外的电源。
该电压探头可以测量较小的电压变化，以便更准确地测量和记录信号。
有源电压探头的内置放大器通常具有固定的放大倍数（如10X、100X等），并且可以直接接在示波器的垂直输入上。
有源电压探头通常带有电源开关，可以关闭电源以延长电池寿命，有效节约能源的使用。
有源电压探头常用的应用场景是低电平测量。
在这种情况下，由于电路对电压探头的负载比较高，可能会降低测量精度。
有源电压探头的放大器可以有效地减少这种负载。
无源电压探头无源电压探头不需要外部电源供电，它依靠被测电路本身提供的信号来供电。
这种电压探头通常比有源电压探头要便宜，并且不需要附加电源，因此在测量过程中更加方便。
与有源电压探头不同，无源电压探头没有内置放大器，只有一个简单的电容和电阻网络，再加上一个反射系数，可以用于校准示波器的垂直放大器的增益。
由于无源电压探头不需要电源，所以它具有很高的电路透明度。
此外，无源电压探头往往比有源探头具有更高的带宽。
因为有源电压探头的放大器通常会引入一些滞后，从而降低所测量的信号的快速变化的响应速度。
有源与无源电压探头的选择在选择有源或无源电压探头时，需要考虑一些因素。
对于低电平测量，有源电压探头可能会显示出更好的精度。
而对于高电平测量，无源电压探头可能表现得更好。
对于快速变化的信号，无源电压探头通常具有更快的响应速度。
然而，由于对电信号的进一步放大，有源电压探头通常具有更高的灵敏度。
示波器无源探头校准的重要性与校准方法
示波器无源探头校准的重要性与校准方法示波器无源探头校准的重要性与校准方法Roc (朱华朋)上周三我们在是德科技官方服务号《是德科技KEYSIGHT》发布了‘示波器日日谈’问题征集令，感谢网友的响应热烈，反馈问题中有很大一部分是关于示波器探头，因此这一周‘示波器日日谈’定为探头周，重点讲解探头相关知识；今天首先给大家讲解无源探头的校准，以及不进行校准时对测试结果的影响；无源探头（1：1探头除外）都需要调整补偿电容以满足探头与示波器输入通道之间的阻抗匹配和频率补偿。
由于电路设计的不同，可调电容在探头上的位置也不一样，有的探头设计在探头尖附近，有的探头设计在BNC接口附近。
可调电容在探头尖端处可调电容在BNC附近无源探头的校准方法：1，插上无源电压探头，把探头连接到示波器校正口2，点击示波器前面板‘自动定标’按钮，观看示波器波形是否已经补偿3，如果没有达到标准补偿的效果，需要使用非磁性调节工具调整补偿电容至示波器波形显示为标准补偿所示。
4，校准成功后，方可进行相关测试。
视频中以19V转3.3V的buck电路中MOSFET Vds peak电压实际测试为例给大家演示了无源探头如果不进行校准（电容补偿不当）对测试结果的影响；探头过补偿，会使测试结果偏大，工程师会根据错误的测试结果选择耐压更高（当然也更贵）的开关管，会造成产品成本提高；但是，相比过补偿，探头欠补偿带来的后果更为严重，因为探头欠补偿都会造成peak电压测试结果偏低，可能会使本来已经超过耐压的信号在示波器上显示出来还能符合元器件使用要求。
如果没有及时发现，会造成元器件不良率大幅上升，轻则提高售后成本，重则出现产品召回甚至影响到公司在业界的声誉。
所以无源探头校准对峰值电压，上升时间等的测量至关重要，在每次探头更换示波器或示波器通道使用时请务必要先校准补偿电容，以防得到错误的测试结果。
示波器探头的知识
信號的特點: 選用某一個探頭去測試一個信號, 對信號特點的了解非常重要.
我們需要了解那些特點呢?
第一, 信號的頻率成分. 純正的正弦曲線擁有單一的頻率,例如1KHz的純正 正弦波就只有1KHz的頻率成分. 但是如果是1KHz的方波呢? 其頻率成分就 比較複雜, 它還包含很多次的諧波成分,3次,5次,7次…….如果不考慮這些諧 波成分的話,波型就會失真. 所以我們在在選用探頭時就需要考慮信號的頻率 成分帶寬跟探頭帶寬之間的關係,一般遵行5倍原則,就是探頭的帶寬要比信 號基礎頻率高3~5倍, 才能保證測試的精確性. 另外信號的上升時間也需要考 慮,基本頻率只有100KHz,上升時間為10nS的方波, 其諧波成分遠比純正的 1MHz的正弦波高的多. 我們現在做的硬開關的switch power supply其內部 波型絕大多數為方波.
Page 3 of 10
P&C SBG Peripherals SBU
7.CMRR(共模抑制比): 這個參數是指差分探頭的一個最重要的指標. CMRR會 隨頻率的提高而下降. CMRR=Ad(差分信號電壓增益)/Ac(共模信號電壓增益)
8. 傳播延遲: 傳播延遲是探頭器件及信號通過這些器件從探針傳送到示波器連 器所需要時間的函數.通常情況傳播延遲是由於探頭的電纜導致的.
P&C SBG Peripherals SBU
Page 5 of 10
7.電流探頭( Tek Tcp303) 帶寬: 20MHz 最快上升時間: <7nS 典型延遲時間: 53nS 最小分辨率: 5mA/div 額定最大電流測量範圍: 150A DC
500A Peak Pulse Current 操作溫度範圍:0 to 50 degree C 需要配合TCP A300使用
2024年度示波器探头基础入门指南(上)
05
示波器探头使用注意事项
2024/3/24
21
正确连接示波器与探头
确保示波器与探头之间的接口匹配，避免使用不合适的 转接器或适配器。
将探头的接地夹连接到被测电路的接地端，确保测量的 准确性和安全性。
在连接探头前，确保示波器和探头均已关闭电源，以防 止电气冲击。
拧紧探头与示波器之间的连接螺丝，确保接触良好，避 免信号失真或噪声干扰。
2024/3/24
1. 提取电路中的信号
3. 提供适当的阻抗匹配，以减小 信号失真和反射
4
种类与特点
种类
1. 无源探头
2. 有源探头
2024/3/24
5
种类与特点
3. 差分探头
4. 电流探头
特点
2024/3/24
6
种类与特点
01
02
03
04
无源探头
简单、低成本，但带宽和负载 效应有限。
有源探头
带宽限制
探头的带宽是指其能够准确传输信号的最高频率。在选择探头时，需要根据被测信号的频 率范围选择合适的带宽，以确保信号的准确传输。
11
探头对地电容影响
对地电容的定义
探头对地电容是指探头与地之间的等效电容。这个电容会对被测电路产生影响，尤其是在高频信号测量中。
2024/3/24
对地电容的影响
对地电容会与被测电路中的其他元件形成谐振回路，导致信号失真或产生振荡。此外，对地电容还会引入额外的噪声 和干扰，影响测量结果的准确性。
频率响应
频率响应描述了探头在不同频率下的 幅度和相位特性。理想的探头应具有 平坦的频率响应，即在不同频率下具 有相同的幅度和相位特性。
2024/3/24
示波器及探棒重要基础知识点
示波器及探棒重要基础知识点示波器及探棒是电子测量领域中非常重要的工具，广泛应用于各个行业和学科中。
以下是示波器及探棒的一些重要基础知识点：1. 示波器：示波器是一种用于观察电信号波形的仪器。
它可以将电信号转换成可见的图形，帮助我们分析和诊断电路中的问题。
示波器的主要参数包括带宽、采样率、存储深度等，不同的应用场景需要选择适合的示波器。
2. 示波器的工作原理：示波器通过探头将电信号转换成电压信号，并将其显示在示波器的屏幕上。
探头是示波器中至关重要的组成部分，它能够准确地接触被测电路，同时保持信号的准确性和完整性。
3. 探头的种类及选择：探头分为被动探头和主动探头两种。
被动探头适用于大多数应用场景，价格相对较低；主动探头则适用于高频和高速信号测量，价格较高。
在选择探头时，需要考虑被测电路的性质、频率范围、信号波形等因素。
4. 示波器中的触发功能：触发功能是示波器中的重要功能之一。
通过设置触发条件，可以使示波器在特定的信号条件下自动显示波形。
触发功能可以帮助我们捕捉和显示特定的信号，方便波形观察和分析。
5. 示波器测量参数：示波器可以对电信号进行多种参数的测量。
常见的测量参数包括幅值、频率、相位、峰-to-峰值、周期等。
通过正确设置示波器的测量参数，我们可以准确地分析被测电路的性能和特点。
6. 示波器的应用领域：示波器广泛应用于电子、通信、自动化、医疗、航天等领域。
在电子工程中，示波器被用于电路调试、故障排查、信号分析等；在通信领域，示波器用于信号发生和接收的测试及分析。
总之，示波器及探棒是现代电子测量领域中必不可少的工具。
掌握示波器及探棒的基础知识，能够帮助我们更好地进行电路测试、故障排查和信号分析等工作。
示波器探头基础系列之一
示波器探头基础系列之一
作为一名专业的硬件设计及测试工程师，我们每天都在使用各种不同的数字示波器进行相关电气信号量的量测。
与这些示波器相配的探头种类也非常多，包括无源探头(包括高压探头，传输线探头)、有源探头（包括有源单端探头、有源差分探头等），电流探头、光探头等。
每种探头各有其优缺点，因而各有其适用的场合。
其中，有源探头因具有带宽高，输入电容小，地环路小等优点从而被广泛使用在高速数字量测领域，但有源探头的价位高，动态范围小，静电敏感，校准麻烦，因此，每个工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。
最常见的500Mhz的无源电压探头适用于一般的电路测量和快速诊断，可以满足大多数的低速数字信号、TV、电源和其它的一些典型的示波器应用。
本文我们将集中讨论无源电压探头的模型和参数设定以及使用校准原理。
一、10倍无源探头的模型以及输入负载设定
图1. 探头原理图
图1是工程师常用的10倍无源电压探头的原理图，其中，Rp (9 MΩ)和Cp 位于探头尖端内，Rp为探头输入阻抗, Cp为探头输入电容, R1 (1 MΩ)表示示波器的输入阻抗，C1表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组合值。
为了精确地测量，两个RC时间常量（RpCp和R1C1）必须相等；任何不平衡都会带来测量波形的失真,从来引起使一些参数如上升时间、幅度的测量结果不准确。
因此，在测量前需要校准示波器的探头的工作以保证测量结果的准确性。
从探头的信号模型我们可以分析，对于信号的DC量测，输入容性Cp和C1等效为开路。
信号通过Rp和R1进行分压，。
示波器探头原理及种类
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。
示波器探头(1)
示波器探头（1）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。
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：低阻电阻分压探头具备较低的电容负载（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。
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）。
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。
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。
tips:感谢大家的阅读，。
示波器使用基础之探头的分类及选择
示波器使用基础之探头的分类及选择
对于当示波器如亲人的电源工程师们来说，一个理想的示波器探头应当易于连接，具有可靠而安全的触点、不会降低其传输信号的质量或者造成失真、具有线性的相位行为、无衰减、具有无限的带宽、高的抗噪性能以及不会成为信号源的负载。
然而，实际上所有这些属性均不可能绝对实现，而且某些情况下离所要求的测量情况还会有很大的差距。
实际应用中，需要测量的信号往往难以获取，其阻抗变化可能非常大，整体设置对噪声非常敏感而且依赖于频率，带宽有限，而且信号传播的差异会在多个测量通道之间引起轻微的时间偏差(相位和时间偏差)。
因此示波器制造商竭尽全力将与探头相关的影响降至最低，使其能够更容易连接到电路而且性能更可靠。
比如，一只手拿着探头而另一只手操作示波器的方式是很难做到的。
因此，R&S RTO系列示波器的有源探头让用户能够利用探头上的一个按钮来控制示波器功能，而且包含许多功能的控制。
该测量仪器上还具备一个称为R&S ProbeMeter的集成电压计，可以进行比传统示波器通道更为准确的DC测量。
电压探头以及AC或者AC/DC电流探头是两款基本的探头类型。
但是还存在许多专为具体测量任务而设计的其它探头，包括设计用于数字电路逻辑状态故障排解的逻辑探头。
环境探头设计为可以在广泛的温度范围下工作，而温度探头可以用来测量组件的温度，。
示波器探头的种类划分及适用范围选择
示波器探头的种类划分及适用范围选择示波器是电子工程师必不可少的工具之一，它能够将肉眼不可见的电信号转化为可见的图像，将被测量的信号的变化情况显示在屏面上，方便人们进行电路设计及错误定位。
在构成示波器的器件当中，探头的重要性自是不必多说，其质量直接关系到示波器测量结果的准确性。
顾名思义，探头起到探测的作用。
它是连接被测试电路和示波器输入端的重要媒介。
最简单的探头是连接被测电路与电子示波器输入端的一根导线，复杂的探头由阻容元件和有源器件组成。
简单的探头没有采取屏蔽措施很容易受到外界电磁场的干扰，而且本身等效电容较大，造成被测电路的负载增加，使被测信号失真。
当使用不合适的探头时，就会对测量的结果产生比较大的影响，大体能够分为两个方面。
第一种情况，探头改变了波形的原本形状，所观察到的波形产生偏差。
第二种情况，导致示波器运行异常。
正常的设备变得无法工作。
探头的选择要避免这些情况，就要熟悉示波器探头的类型，然后根据实际情况有针对性的选择使用。
常用的探头分为多种，无源探头、有源探头、差分探头、电流探头、低电容探头、高压探头等等，下面就对这些探头的适用范围进行介绍，方便大家进行选择。
有源电压探头：一般适用于带宽大于500M Hz，幅度小于正负3 伏的单端信号。
泰克公司的有源电压探头型号有：P7260、P7240、TAP1500 等。
一些型号可以测量3dB 带宽最高可以达到6G。
无源探头：一般用于测试带宽小于500M Hz 的单端信号。
它是比较经济的一类探头。
比如P6139A，线长是1.3 米、带宽500M Hz、系统输入阻抗10M 欧、典型输入电容8pF、最高电压为300 Vrms，补偿范围为8 到12 pF。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》
作为一名专业的硬件设计及测试工程师，我们每天都在使用各种不同的数
字示波器进行相关电气信号量的量测。
与这些示波器相配的探头种类也非常多，包括无源探头(包括高压探头，传输线探头)、有源探头（包括有源单端探头、
有源差分探头等），电流探头、光探头等。
每种探头各有其优缺点，因而各有
其适用的场合。
其中，有源探头因具有带宽高，输入电容小，地环路小等优点
从而被广泛使用在高速数字量测领域，但有源探头的价位高，动态范围小，静
电敏感，校准麻烦，因此，每个工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。
最常见的500Mhz 的无源电压探头适用于一般的电路测量和快速诊断，可
以满足大多数的低速数字信号、TV、电源和其它的一些典型的示波器应用。
本文我们将集中讨论无源电压探头的模型和参数设定以及使用校准原理。
一、10 倍无源探头的模型以及输入负载设定图1.探头原理图图1 是工程师常用的10 倍无源电压探头的原理图，其中，Rp (9 MΩ)和Cp 位于探头尖端内，Rp 为探头输入阻抗, Cp 为探头输入电容, R1 (1 MΩ)表示示波器的输入阻抗，C1 表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组合值。
为了精确地测量，两个RC 时间常量（RpCp 和R1C1）必须相等；任何不平衡都会带来测量波形的失真,从来引起使一些参数如上升时间、幅度的测量结果不准确。
因此，在测量前需要校准示波器的探头的工作以保证测量结果的
准确性。
从探头的信号模型我们可以分析，对于信号的DC 量测，输入容性Cp 和C1 等效为开路。
信号通过Rp 和R1 进行分压，最终示波器的输入为：Vout=[R1/Rp+R1]*Vin=1/10* Vin 示波器输入信号衰减为待测输入信号的1/10。
对于较高频率的输入信号,容抗对于信号的影响会大于阻抗。
例如，一个。