横河示波器探头使用方法.
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9
10:1 无源探头 1
10:1无源探头等效回路（直流～数10MHz）
10pF 探头前端
９ＭΩ 9MΩ
屏蔽线
补偿电容
示波器输入 等效回路
50～60pF 10～30pF程度
约20pF
１ＭΩ
直流～低频（数kHz） 前端9MΩ 和示波器1MΩ ,9:1（1/10）分压
中间频率（数ｋＨｚ～数ＭＨｚ） 前端10pF和「屏蔽线电容＋补偿电容＋探头电容＝90pF」 实现9:1（1/10）分压
开光电源、浮点电压测量
数10V程度 ～数GHz以上 高速序列通信、LVDS等
8
1:1 无源探头
1:1无源探头等效回路
探头前端
９ＭΩ
屏蔽线
补偿电容
示波器输入部 端分等效回路
数10pF 电缆静电电容
约20pF
１ＭΩ
一般使用屏蔽线连接示波器和探头 示波器输入阻抗（一般1MΩ ） 输入电容＝示波器输入电容＋电缆浮游容量 ⇒ 注意负载效应！ 因没有分压输入信号、仅限于低频小信号 输入电容约为100pF、不推荐测量10MHz以上信号（根据信号源阻抗） 注意最大输入电压！（需要依据示波器最大输入电压）
◆ 示波器输入阻抗不能认为是纯电阻 ・ 为了调整示波器输入回路（放大器）衰减比,回路中加入继电器等元 器件,作为高频信号的传输线路 ・ 为了抑制导线共振现象,推荐在探头前端接入阻尼电阻 →每一款示波器的输入阻抗（频率 v s 阻抗 ）不尽相同
11
10:1 无源探头 3
10:1无源探头等效回路（数10MHz～）
6
电压探头主要特征
电压探头主要特征
●1:1无源探头
横河提供10:1、1:1可切换探头：输入电阻＝示波器输入电阻、输入电容在100pF前后
●10:1无源探头
DL系列标配探头、 输入电阻约为10MΩ 、输入电容14ｐF
●100:1无源探头
700978：输入电阻50MΩ 、输入电容4ｐF、输入耐压圧4000V
数字示波器探头研讨会
数字示波器探头研讨会
示波器电压探头和使用基础知识
Rev.1
1
基础篇
基础知识篇
2
测量信号与示波器的选择
示波器基础知识
选择示波器时必须注意事项
带宽
：被测信号基波频率的5倍以上 再现脉冲信号至少测量到基波的5次谐波
采样率
：被测信号基波频率的10倍以上 根据采样定理,采样率至少两倍与被测信号频率 为了再现5次谐波,采样率至少10倍于基波频率
※探头可调电容分压比达到9:1的分压效果,探头可与示波器搭配使用。
10
10:1 无源探头 2
高频领域所需要注意事项
◆ 屏蔽线的共振 ・ 屏蔽线作为高频信号的传输导线 ・ 真空中光速为３×１０８ｍ／ｓ → １００ＭＨｚ波长为３ｍ ・ 导线长度为 λ /4（λ ＝波长）时发生发生共振 ・ 探头长度1.5m, λ /4相当频率50MHz（真空中） → 屏蔽线内芯为电阻线,吸收发射波产生共振
50Ω 阻抗探头
1:1无源探头
差分探头
FET探头 电流探头
5
示波器电压探头种类 1
示波器用电压探头分类
无源探头 （不需要电源）
1:1 无源探头 10:1 无源探头 100:1，1000:1 无源探头 50Ω 阻抗探头
低速小电压测量用 一般用 高压测量用 高频测量用 （GHz带宽、低输入电容）
有源探头 （需要电源）
FET探头
数100k～数MΩ 1～2pF
数10V程度 ～1GHz程度 高频小信号一般
有源探头
数10k～数100 ｋΩ
差分探头（高电压输入用） 数100k～数MΩ
差分探头（小信号高频用）
数10k～数100 ｋΩ
1pF以下 数pF 1pF以下
数10V程度 ～数GHz以上 高频小信号一般
～1000V＋ ～数100MHz α
即使是同一公司产品,型号不同该示波器输入等效回路也不尽相同,示波器与 探头无法达到1:1的对应关系。 重要一点、在数10MHz以上的频率范围,使用非标配探头则无法保证示波器与 探头的最佳匹配，达到最佳测量效果 ⇒ 实际情况是无法使用
●FET探头
700939：900MHz带宽、输入电阻2.5MΩ 、输入电容1.8ｐF
●有源探头
701913：2.5GHz带宽、输入电阻100kΩ 、输入电容约为0.9ｐF
●差分探头
700925： 差分输入、15MHz带宽、最大输入1000V 701920： 差分输入、500MHz带宽、最大输入40V
低～中周波、一般用途
100:1 无源探头 1000:1 无源探头 50Ω 系电阻探头
数10MΩ 以上 数10MΩ 以上 500Ω 、1kΩ
数pF
数pF 0.2～ 0.4pF
～4,000V程 度
～20kV程度
～100MHz＋ α
～100MHz程 度
5Vrms程度 ～数GHz
高电压测量（接地型）
高电压测量（接地型） 超高速信号、总线、序列 通信
3
带宽和上升时间
示波器基础知识２
系统带宽（ｆ轴）和上升时间（ｔ轴）
示波器带宽定义为３ｄB衰减频率 上升时间一般使用下运算式计算
波形上升时间=
0.35 系统带宽
观测到的波形上升时间 = (示波器上升时间)2 + (信号上升时间)2 + (探头上升时间)2
4
探头种类
有源探头 高压探头 10:1 无源探头
●低电容探头
701974： DC～5GHz、输入电阻500Ω 、输入电容约为0.25pF
7
示波器探头分类
示波器电压探头分类
探头种类
1:1 无源探头
输入电阻 与示波器相同
输入电容 100pF前后
输入电压量 程
与示波器相 同
带宽 ～数MHz
用途 低频低电压用
10:1 无源探头
10MΩ
10～15pF ～600V程度 ～500MHz
10pF 探头前端
Байду номын сангаас屏蔽线
补偿电容
９ＭΩ 9MΩ
电阻線电缆（170Ω /m)
100Ω 前後
数10pF
电缆电感
示波器 输入等效回路
电感
数10～100Ω 程度
100Ω 前後 数10～100Ω 程度
约20pF
输出 1MΩ
高频（数10MHz～）
上图为示探头与示波器输入回路的等效回路。 实际上是非常复杂的分压回路,分压回路要点是在全部带宽范围内,实现1/10定数分压特 性。
Single end输入 差分输入 高电压输入
高频测量用 开关电源、电机等
低电压・高带宽 高速序列总线通信、LVDS等
※ 「ＦＥＴ探头」和「有源探头」？？？ 两种探头都需要供电端口。FET探头输入部分是FET。有源探头输入部分为双极性晶 体管.FET探头输入电阻较高. 高频测量时推荐使用双极性晶体管.
10:1 无源探头 1
10:1无源探头等效回路（直流～数10MHz）
10pF 探头前端
９ＭΩ 9MΩ
屏蔽线
补偿电容
示波器输入 等效回路
50～60pF 10～30pF程度
约20pF
１ＭΩ
直流～低频（数kHz） 前端9MΩ 和示波器1MΩ ,9:1（1/10）分压
中间频率（数ｋＨｚ～数ＭＨｚ） 前端10pF和「屏蔽线电容＋补偿电容＋探头电容＝90pF」 实现9:1（1/10）分压
开光电源、浮点电压测量
数10V程度 ～数GHz以上 高速序列通信、LVDS等
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1:1 无源探头
1:1无源探头等效回路
探头前端
９ＭΩ
屏蔽线
补偿电容
示波器输入部 端分等效回路
数10pF 电缆静电电容
约20pF
１ＭΩ
一般使用屏蔽线连接示波器和探头 示波器输入阻抗（一般1MΩ ） 输入电容＝示波器输入电容＋电缆浮游容量 ⇒ 注意负载效应！ 因没有分压输入信号、仅限于低频小信号 输入电容约为100pF、不推荐测量10MHz以上信号（根据信号源阻抗） 注意最大输入电压！（需要依据示波器最大输入电压）
◆ 示波器输入阻抗不能认为是纯电阻 ・ 为了调整示波器输入回路（放大器）衰减比,回路中加入继电器等元 器件,作为高频信号的传输线路 ・ 为了抑制导线共振现象,推荐在探头前端接入阻尼电阻 →每一款示波器的输入阻抗（频率 v s 阻抗 ）不尽相同
11
10:1 无源探头 3
10:1无源探头等效回路（数10MHz～）
6
电压探头主要特征
电压探头主要特征
●1:1无源探头
横河提供10:1、1:1可切换探头：输入电阻＝示波器输入电阻、输入电容在100pF前后
●10:1无源探头
DL系列标配探头、 输入电阻约为10MΩ 、输入电容14ｐF
●100:1无源探头
700978：输入电阻50MΩ 、输入电容4ｐF、输入耐压圧4000V
数字示波器探头研讨会
数字示波器探头研讨会
示波器电压探头和使用基础知识
Rev.1
1
基础篇
基础知识篇
2
测量信号与示波器的选择
示波器基础知识
选择示波器时必须注意事项
带宽
：被测信号基波频率的5倍以上 再现脉冲信号至少测量到基波的5次谐波
采样率
：被测信号基波频率的10倍以上 根据采样定理,采样率至少两倍与被测信号频率 为了再现5次谐波,采样率至少10倍于基波频率
※探头可调电容分压比达到9:1的分压效果,探头可与示波器搭配使用。
10
10:1 无源探头 2
高频领域所需要注意事项
◆ 屏蔽线的共振 ・ 屏蔽线作为高频信号的传输导线 ・ 真空中光速为３×１０８ｍ／ｓ → １００ＭＨｚ波长为３ｍ ・ 导线长度为 λ /4（λ ＝波长）时发生发生共振 ・ 探头长度1.5m, λ /4相当频率50MHz（真空中） → 屏蔽线内芯为电阻线,吸收发射波产生共振
50Ω 阻抗探头
1:1无源探头
差分探头
FET探头 电流探头
5
示波器电压探头种类 1
示波器用电压探头分类
无源探头 （不需要电源）
1:1 无源探头 10:1 无源探头 100:1，1000:1 无源探头 50Ω 阻抗探头
低速小电压测量用 一般用 高压测量用 高频测量用 （GHz带宽、低输入电容）
有源探头 （需要电源）
FET探头
数100k～数MΩ 1～2pF
数10V程度 ～1GHz程度 高频小信号一般
有源探头
数10k～数100 ｋΩ
差分探头（高电压输入用） 数100k～数MΩ
差分探头（小信号高频用）
数10k～数100 ｋΩ
1pF以下 数pF 1pF以下
数10V程度 ～数GHz以上 高频小信号一般
～1000V＋ ～数100MHz α
即使是同一公司产品,型号不同该示波器输入等效回路也不尽相同,示波器与 探头无法达到1:1的对应关系。 重要一点、在数10MHz以上的频率范围,使用非标配探头则无法保证示波器与 探头的最佳匹配，达到最佳测量效果 ⇒ 实际情况是无法使用
●FET探头
700939：900MHz带宽、输入电阻2.5MΩ 、输入电容1.8ｐF
●有源探头
701913：2.5GHz带宽、输入电阻100kΩ 、输入电容约为0.9ｐF
●差分探头
700925： 差分输入、15MHz带宽、最大输入1000V 701920： 差分输入、500MHz带宽、最大输入40V
低～中周波、一般用途
100:1 无源探头 1000:1 无源探头 50Ω 系电阻探头
数10MΩ 以上 数10MΩ 以上 500Ω 、1kΩ
数pF
数pF 0.2～ 0.4pF
～4,000V程 度
～20kV程度
～100MHz＋ α
～100MHz程 度
5Vrms程度 ～数GHz
高电压测量（接地型）
高电压测量（接地型） 超高速信号、总线、序列 通信
3
带宽和上升时间
示波器基础知识２
系统带宽（ｆ轴）和上升时间（ｔ轴）
示波器带宽定义为３ｄB衰减频率 上升时间一般使用下运算式计算
波形上升时间=
0.35 系统带宽
观测到的波形上升时间 = (示波器上升时间)2 + (信号上升时间)2 + (探头上升时间)2
4
探头种类
有源探头 高压探头 10:1 无源探头
●低电容探头
701974： DC～5GHz、输入电阻500Ω 、输入电容约为0.25pF
7
示波器探头分类
示波器电压探头分类
探头种类
1:1 无源探头
输入电阻 与示波器相同
输入电容 100pF前后
输入电压量 程
与示波器相 同
带宽 ～数MHz
用途 低频低电压用
10:1 无源探头
10MΩ
10～15pF ～600V程度 ～500MHz
10pF 探头前端
Байду номын сангаас屏蔽线
补偿电容
９ＭΩ 9MΩ
电阻線电缆（170Ω /m)
100Ω 前後
数10pF
电缆电感
示波器 输入等效回路
电感
数10～100Ω 程度
100Ω 前後 数10～100Ω 程度
约20pF
输出 1MΩ
高频（数10MHz～）
上图为示探头与示波器输入回路的等效回路。 实际上是非常复杂的分压回路,分压回路要点是在全部带宽范围内,实现1/10定数分压特 性。
Single end输入 差分输入 高电压输入
高频测量用 开关电源、电机等
低电压・高带宽 高速序列总线通信、LVDS等
※ 「ＦＥＴ探头」和「有源探头」？？？ 两种探头都需要供电端口。FET探头输入部分是FET。有源探头输入部分为双极性晶 体管.FET探头输入电阻较高. 高频测量时推荐使用双极性晶体管.