示波器探头怎么选？
探头知多少？探头的种类在使用探头进行测量前，需要根据被测信号类型选择相应的探头。常见信号有：电压信号、电流信号、逻辑信号及其它信号。根据信号类型，可将探头类型细分如下： 电压探头电压和电流探头两个大类下又可分为无源探头和有源探头。无源探头指不需要给探头供电就能正常使用，整个探头都由无源器件构成，如电阻、电容等。无源探头是最经济耐用的探头，其测试的精度和可靠性高，不会受到电源噪声或其他干扰的影响；缺点是带宽受限，不适合测量大功率或大电流信号。更适用于测量较低频率信号、高电压信号、交流信号、热电偶信号等。有源探头指需要给探头供电才能正常使用，它内部含有一个放大器，在将信号传送到示波器之前，能够先放大被测信号，从而提高测量精度。有源探头带宽高、输入电容小、地环路小；缺点是动态范围小、静电敏感、校准麻烦且价位高，不适合测量电源纹波。更适用于测量高频率信号、低电压信号、直流/交流信号、高速信号，通常配合示波器50Ω输入阻抗使用。01高阻无源电压探头高阻无源电压探头是最常用的探头，通常提供1×，10×、100× 的衰减系数。10:1的高阻无源电压探头是最常见的，对信号幅度是1V或更低的可用1× 倍率。大部分高阻无源电压探头的带宽范围在70MHz ~ 500MHz或更高的带宽之间，价格在几十到上千元不等，且通常要求示波器输入阻抗为1MΩ。优点：△ 高输入电阻△ 价格便宜、坚固耐用缺点：△ 高输入电容△ 与50欧姆系统不兼容△ 必须经过补偿 应用△ 低功率设备△ 电子设备维修△ 生产工程测试研发鼎阳 具有： 02低阻无源电压探头低阻无源电压探头又称为50欧姆探头，带宽可达10GHz，具有快速的上升时间，但输入阻抗低，会产生较大的负载，易影响被测电路的工作状况。优点：△ 价格便宜缺点：△ 输入阻抗低 应用△ 要求示波器输入阻抗为50Ω△ 高速设备检定、微波通信领域03无源高压探头无源高压探头能够直接测量高压电源或电气设备的电压信号。其是在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)，测量范围通常为几百伏至数千伏。优点：△ 安全性和可靠性高缺点：△ 测量精度较低△ 不适用于对信号精度要求较高的场合 应用△ 测量高电压信号△ 测量电力系统中的高压电源、继电器和开关等设备的电压信号鼎阳 具有： 04有源高压单端探头高压单端探头通常用于测量低于40 kV 以地参考的信号，输入电容低，带宽高，通常为几百MHz，同时具有极高的输入阻抗，通常在几十MΩ、上百MΩ。应用：△ 电源设计△ 功率半导体△ UPS 系统 05有源低压单端探头低压单端探头带宽较高，通常用于测量低于 12V 以地参考的高速信号，具备很低的输入电容（0-1pF），对电路负载影响很小。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 鼎阳 具有： 06有源高压差分探头高压差分探头是一种电信号测量仪器，能够测量电路中两个点之间的电位差，适用于分析信号传输中的噪声和干扰等问题。优点：△ 测量精度高缺点：△ 价格昂贵 应用△ 差分信号测量△ 浮地系统测量△ 开关电源设计△ LED照明△ 高压电缆△ 变压器鼎阳 具有： 07有源低压差分探头有源低压差分探头一般用于低压高速信号的测量。优点：△ 带宽高△ 输入阻抗高△ 输入电容低缺点：△ 量程低 应用△ 车载总线测量(CAN、LIN、FlexRay)△ 数字系统的差分信号△ 机械工程与测试鼎阳 具有： 电流探头电流探头能够测量导线中电流的大小，通过打开电流钳的钳口，包围住导体形成一个磁场环，在不破坏导线的情况下测量流经导线的电流，进而测量电流大小，这是一种安全简单且精确的途径。电流探头虽然没有电压探头那么常见，但是它的作用是其他探头无法代替的。当电流探头与电压探头配合使用时能够测量功率、相位等数据，对于测试测量系统来说非常有用。01AC电流探头AC电流探头通常是无源探头，是示波器测试交流电流最常用的探头，成本低，但不能测量直流分量。应用：△ 电源△ 新能源△ 电力系统△ 汽车电子△ 工业/消费电子产品 02DC/AC电流探头DC/AC电流探头通常是有源探头，可以同时测量直流或交流信号。其又分为低频探头和高频探头，低频探头带宽低，通常在几百kHz以下，精度也较低。高频探头带宽高，通常在几MHz以上，精度也较高，上升时间可达ns级别。应用：△ 电源△ 电机驱动△ 工频测量△ 半导体器件设计△ 逆变器/变压器设计△ 交通运输设备系统设计 鼎阳 具有： 逻辑探头逻辑探头可以将数字信号转换为电压信号在示波器显示，主要用于检测数字电路中的信号，帮助工程师分析数字电路的工作情况。逻辑探头通常具有多个通道，可以同时测试多个数字信号。SIGLENT的16路逻辑分析仪（SLA1016）可以同时测量16路数字逻辑信号，在验证数字电路设计、FPGA验证等领域有着广泛的应用，帮助工程师快速准确地测试和分析数字电路的性能和行为。 其他类型探头01近场探头近场探头通常搭配频谱分析仪使用，通过探头扫描电子部件或外壳表面来查找干扰源。SIGLENT的SSA3000X Plus频谱分析仪搭配SRF5030T近场探头套装，可在研发实验室进行诊断和调试，以及在屏蔽室进行预兼容测试，识别物体周围的磁场强度和方向等。应用：△ 精确定位磁场干扰源△ 电磁场强度检测△ EMI测试 02光隔离探头光隔离探头是一种特殊的探头，其将被测信号转换为光信号，光信号再转换为电信号，最后处理显示在示波器上。它可以将测试点与示波器完全隔离，避免了电气干扰和信号衰减等问题。光隔离探头具有高带宽、高准确性、高稳定性和极强的抗干扰能力，但制作成本高，且后期维护麻烦。应用：△ 光通信△ 电力安全监测系统△ 新能源及功率半导体领域△ 计算机设备的测试和维护△ 血氧仪、心电图机等医疗设备 03温度探头温度探头是普通电压探头与热敏电阻或热电偶等温度传感器的组合，其能将设备表面的温度转换为电信号，传输到示波器中进行显示和分析。温度探头只需与被测设备接触即可进行测量，可帮助工程师在研发、生产和维护过程中，实时监测设备的温度变化，及时发现设备过热等异常情况。 ►►►探头的选择在选择探头时，其规格和特性是重要的考虑因素，它们既要与示波器的带宽和输入阻抗匹配，又要将对被测电路的影响减到最小。为了确保所选的探头能满足应用需求，我们需要了解一些规格参数，如带宽、上升时间、动态范围和负载效应等。带宽：带宽是探头的一项关键指标，它决定了探头处理信号的能力。通常探头的带宽应能覆盖被测信号的频率范围，同时探头的带宽尽量等于或大于示波器的带宽。合适的探头带宽可以确保准确捕获和显示信号的细节，提高测量的准确性和可靠性。通常高带宽意味着探头能更好地捕获高频信号，如果探头带宽过低，可能会导致信号的边缘模糊或丢失高频成分，无法进行准确测量。上升时间：需要根据被测信号的特性来选择合适的上升时间，通常探头带宽越高，上升时间越短。对于高速信号的测量，如脉冲信号或高频信号，需要选择上升时间较小的探头，因为高速信号的边缘变化非常快，需要探头有快速的响应能力才能准确地捕捉到信号的变化。动态范围：探头的动态范围是指探头能够准确测量的最小信号电压~最大信号电压的范围。如果被测信号的幅度变化范围很大，或者需要在示波器上同时显示大信号和小信号，就需要选择动态范围较大的探头，以保证能够准确测量和显示所有信号。阻抗匹配：探头的输入阻抗要与示波器的输入阻抗相匹配，这样对被测电路的负载作用最少。如果阻抗不匹配，可能导致信号失真或测试误差。500MHz带宽以下的低端示波器输入阻抗一般为1MΩ，高端示波器输出阻抗一般为50Ω。对于低输入阻抗的示波器，应选择有源探头或50Ω输入阻抗的探头，对于高输入阻抗的示波器，应选择10:1探头。如示波器的输入阻抗是 1MΩ，可以选择输入阻抗为10MΩ探头，这样的探头测的信号能有衰减 10 倍，对被测信号负载效应小，又能与示波器输入阻抗匹配。负载作用：不同类型的探头也有不同的负载效应，为了减小探头的负载效应，尽量选择高输入阻抗的探头，以减小对被测电路的影响。无源探头的负载效应较小，适用于测量大多数信号；而有源探头的负载效应较大，但频率响应和信号保真度更好，适用于测量高速和高精度的信号。地线：探头的接地线要尽量短，把电感减到最小。地线夹子要接触良好，能够夹紧被测物体，如果夹子接触不良，会导致地线电阻增加，从而影响测量精度。如果高阻探头接地不良且难以解决，可以考虑使用其他类型的探头，如低阻探头或差分探头等，或者使用与探头匹配的连接器和夹具。来源：硬件笔记本
