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2024-03-08 19:46:34

示波器探头类型和用法介绍 - 知乎

示波器探头类型和用法介绍 - 知乎首发于示波器切换模式写文章登录/注册示波器探头类型和用法介绍麦科信科技平板示波器开创者，光隔离探头创新者！本文将介绍各种探头的类型和用法什么是探头：示波器是电子工程师最常用的测量仪器，而示波器探头毫无疑问是示波器最常用的配件。示波器探头是连接被测电路与示波器输入端的电子部件。没有探头，示波器就成了个摆件，只能作为装饰品啦。在选择示波器探头之前，我们最好看看示波器的说明书，了解我们使用的示波器适合怎么样的探头。下面几点我们认为应该是在选探头时比较重要的：确保探头的接口和我们示波器的接口相匹配。大多数示波器的探头接口都是BNC接口。有的示波器可能是SMA接口。观察选择的探头的输入阻抗和电容是否和示波器的输入阻抗和电容相匹配。因为我们都希望探针对被测电路的影响降到最小。探头阻抗和电容同示波器的匹配程度会大大影响测量信号的精确度。BNC接口SMA接口有的示波器会支持 50 Ω or 1 MΩ 输入阻抗切换。但对于大多数的测量，1 MΩ 是最最常见的。50 Ω 的输入阻抗往往被用于测量高速信号，比如微波。还有逻辑电路中的信号传输延迟和电路板阻抗测量等。示波器的输入阻抗往往可以定格为 1 MΩ 或 50 Ω, 但示波器的输入电容却受带宽和其它设计因素影响。通常而言，1 MΩ阻抗的示波器常见的输入电容为14pF。这个数值也可能在5pF到100pF之间。所以为了让探头匹配示波器的输入电容，在选择探头之前要了解探头的电容范围，然后通过校准棒来调节探头的电容，这就是探头的补偿，也是我们使用探头时应该注意的第一步。那么我们需要多少个探头和哪些探头呢？根据我们测量需求的不同，对探头的数量和种类要求也是不同的。这有点像玩单反的人，也许他只有一台相机，但是往往却有很多个镜头。比如说，如果只是简单的测量直流电压，那么1 MΩ的无源探头基本就足够了。然而如果是电源系统测试中经常要求测量的三相供电中的火线与火线，或者火线与零（中）线的相对电压差，那么我们就需要用到差分探头了。差分探头无源探头无源探头是最常见的探头，一般购买示波器的时候厂家就会标配几个。常见的无源探头由探头头部、探头电缆、补偿设备或其他信号调节网络和探头连接头组成。在这些类型的探针中没有使用有源元件，如晶体管或放大器，所以不需要为探头供电。总的来说，无源探头更常见，更容易使用，也更便宜。常见的无源探头可调衰减比例有：1×: 没有衰减10×: 10倍衰减100×: 100倍衰减1000×: 1000倍衰减无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数。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探头中的两个不同探头，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。探头衰减是通过内部电阻器来扩大示波器的电压测量范围的，该内部电阻器与示波器的输入电阻一起使用时，会创建一个分压器。例如，一个典型的10x探头装有一个内部9MΩ电阻器，当与1MΩ输入阻抗的示波器连接使用时，会在示波器的输入通道上产生10：1的衰减比。这意味着示波器上显示的信号将是实际测量信号幅度的1/10，所以我们往往还需要去示波器的通道设置里将衰减比也调成10X。此衰减功能使得我们可以测量超出示波器电压限制范围的信号。而且衰减电路会导致较高的电阻（通常是一件好事）和较低的电容，这对于高频测量很重要。10X无源探头原理图有源探头由于有源探头里包含了类似晶体管和放大器的有源部件，需要供电支持，因此称作有源探头。最常见的情况下，有源设备是一种场效应晶体管（PET），它提供了非常低的输入电容，低电容会在更宽的频段上导致高输入阻抗。有源FET探头的规定带宽一般在500MHz ～4GHz之间。除带宽更高外，有源FET探头的高输入阻抗允许在阻抗未知的测试点上进行测量，而产生负荷效应的风险要低得多。另外，由于低电容降低了地线影响，可以使用更长的地线。有源FET探头没有无源探头的电压范围。有源探头的线性动态范围一般在±0.6V到±10V之间。有源探头差分探头差分探头测量的是差分信号。差分信号是互相参考，而不是参考接地的信号。差分探头可测量浮置器件的信号，实质上它是两个对称的电压探头组成，分别对地段有良好绝缘和较高阻抗。差分探头可以在更宽的频率范围内提供很高的共模抑制比（CMRR）。差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被最大程度抵消。能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS就是指这种小振幅差分信号技术。差分放大原理是指一对信号同时输入到放大电路中，然后相减，得到原始信号。差分放大器是由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。差分探头原理图电流探头也许你会想，用电压探头测得电压值，除以被测阻抗值，很容易就可以获得电流值，为啥要专门搞个电流探头来测？因为实际上，这种测量引入的误差非常之大，我们一般不采用电压换算电流的方法。电流探头可以精确测得电流波形，方法是采用电流互感器输入，信号电流磁通经互感变压器变换成电压，再由探头内的放大器放大后送到示波器。电流探头基本上又分成两类，交流电流探头和交直流电流探头，交流电流探头通常是无源探头，无需外接供电，而交直流电流探头通常是有源探头。传统电流探头只能测量交流交流信号，因为稳定的直流电流不能在互感器中感应电流。交流电流在互感器中，随着电流方向的变化，产生电场的变化，并感应出电压。然而，利用霍尔效应，电流偏流的半导体设备将产生与直流电场对应的电压。所以，直流电流探头是一种有源设备，需要外接供电。交直流电流探头最后我们来看几点和探头有关的建议:对探头进行正确的补偿：不同的示波器输入电容可能不同，甚至同一台示波器不同通道也会有略微差别。为了解决这个问题，学会给探头补偿调节是工程师应该掌握的最基本的技能。探头与被测电路连接时，探头的接地端务必与被测电路的地线相联。否则在悬浮状态下，示波器与其他设备或大地间的电位差可能导致触电或损坏示波器、探头或其他设备。尽量将探头的接地导线与被测点的位置邻近。接地导线过长，可能会引起振铃或过冲等波形失真对于两个测试点都不处于接地电位时，要进行“浮动”测量，也称差分测量，要使用专业的差分探头。探头对示波器的测量至关重要，首先要求探头对探测的电路影响必须达到最小，并希望对测量值保持足够的信号保真度。如果探头以任何方式改变信号或改变电路运行方式，示波器看到实际信号会失真比较严重，进而可能导致错误的或者误导性的测量结果。通过以上介绍得出，探头的选购和正确使用有许多值得我们注意的地方。发布于 2020-03-16 14:47示波器电子技术赞同 281 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录示波器分享示波器相

全网最全示波器探头知识！ - 知乎

全网最全示波器探头知识！ - 知乎首发于嵌入式专栏切换模式写文章登录/注册全网最全示波器探头知识！搞嵌入式的老张整理：黄工素材来源：网络深入理解示波器探头各种作用及工作原理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 示波器探头的作用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 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 探头的阻性负载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 探头的容性负载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 探头的感性负载二、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 低输入电阻探头结构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 常用的无源探头结构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 无源探头的补偿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 高压探头的结构三、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 无源探头和有源探头对被测信号和测量结果的影响图10无源探头和有源探头对被测信号和测量结果的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 有源探头结构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，相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 电流探头测试直流和低频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 电流探头交叉区域的工作原理四、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 探头附件这些探头附件，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 有源探头附件的结构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 高低温探头结构原理使用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 高低温探头在高低温下的频响五、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 不同探头附件测试结果对比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）。另外，需要同轴电缆和测试夹具（Infiniium示波器配置的探头校准夹具可以作为探头和探头附件验证测试夹具）。测试夹具的外表是地(Ground)，里面走线是信号(Signal)，如下图所示。使用时，通过同轴电缆把一端接到脉冲码型发生器或示波器的辅助输出AUX OUT端口，另外一端通过适配器连接到示波器的通道1上。图21 探头验证夹具然后把被验证的探头连接到通道2上，探头通过探头附件可以接触到测试夹具的信号和地（如果是差分探头，那么把+端连接到测试夹具的信号线，把-端连接到测试夹具的地上）。1、如果探头不接触信号线，则屏幕上会出现一个原始波形，存为参考波形；2、当用探头探测信号线时，通道1的波形会发生变化，这个变化后的波形就是被探头和探头附件影响后的被测信号；3、这时，连接探头的通道2会出现一个波形，这个波形是探头测试到的波形；4、通过对比参考波形，通道1的波形，和连接探头的通道2的波形，就可以直观的看出或通过测试参数读出三者的差别，可以验证探头和探头附件的影响。图22 探头验证连接和原理下图是实际验证的一个例子，图A把示波器的AUX OUT通过同轴电缆连接到测试夹具，测试夹具的另一端通过SMA-PBNC适配器连接到示波器的一个通道上（此例连接到通道3），把探头连接到通道1上，此时调整屏幕上的波形，使得出现一个边沿阶跃波形，如图C所示，并把此波形存为参考波形。如图B把被验证探头和附件点测到测试夹具上，如图D所示，屏幕上出现3个波形，兰色的是参考波形，绿色的是受探头影响后的被测波形，黄色的是探头显示的波形，通过测试上升时间参数，过冲参数等，可确认探头和探头附件的性能。图23 探头验证实例-END-﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌免责声明：本文转自网络，版权归原作者所有，如涉及作品版权问题，请及时与我们联系，谢谢！VX关注讠丁閲呺【大鱼机器人】，我会在上面分享一些竞赛、学习资料、生活分享，需要的可以关注，愿者上钩。嘻嘻。5T资源大放送！包括但不限于：C/C++，Linux，Python，Java，PHP，人工智能，PCB、FPGA、DSP、labview、单片机、等等！VX关注讠丁閲呺【大鱼机器人】，迴腹关键词【更多资源】即可获取。编辑于 2020-03-31 23:05示波器电子技术电子工程师赞同 541 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录嵌入式专栏一些关于机器人的技术介绍，并试试一起去

示波器探头如何接？ - 知乎

示波器探头如何接？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册仪器科学与技术示波器探头如何接？示波器探头如何接？探头有一条地线和一条信号线，地线就是和示波器输入端子外壳通的那一条，一般是夹子状的，信号线一般带有一个探头钩，连接的话你把示波器地…显示全部关注者3被浏览35,144关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享5 个回答默认排序是德科技 Keysight Technologies已认证账号关注由于示波器和探头种类很多，我们今天以混合信号示波器 (MSO) 的为例，简单介绍示波器探头的连接。有图有真相哈哈那么如何将数字探头连接到被测设备？1 如果需要，可关闭被测设备的电源。关闭被测设备的电源只能防止连接探头时两条电源线意外短路可能造成的损坏。由于探头上无电压显示，因此可对示波器保持供电。注意：小心数字通道的探头电缆 - 只能使用混合信号示波器附带的 Keysight 逻辑探头和附件套件。2 将数字探头电缆连接到混合信号示波器上的 DIGITAL Dn - D0 连接器。数字探头电缆已装了固定接头，因此只能以一种方式进行连接。您无需关闭示波器的电源。MSO电缆的工作温度范围为0°C至55°C，其非工作（存储）温度范围为-40°C至70°C。3 使用探头夹子将接地导线连接到每组通道（每组）。使用接地导线可提高传至示波器的信号的保真度，确保准确的测量。4 将夹子连接到其中一根探头导线（图中忽略了其他探头导线以便看得更清晰）。5 将夹子连接到要测试的电路中的节点。6 对于高速信号，将接地导线连接到探头导线，夹子连接到接地导线，将夹子连接到被测设备中并使其接地。7 重复上述步骤，直到连接所有相关的点。关于示波器探头连接的误解：只需建立稳定的连接即可开始测量当人们看到示波器探头所含的众多连接附件时，可能会产生这一误解，认为只要简单地将它们与探头相连就可以达成测量目标。这些附件旨在为用户提供方便，使他们能够简单、快速地进行定性测量，检查电源是否通电或者时钟是否切换。定量测量包括上升时间、周期、过冲等等，在进行定量测量时，最好要去掉附件，采用尽可能短的连接。较长的附件会在探头的信号路径添加电感，大大降低它的带宽，同时增加被测电路的探头负载。编辑于 2021-10-11 13:58赞同 5添加评论分享收藏喜欢收起安泰小课堂关注用了这么久示波器，电流探头你真的用对了吗？1534 播放 · 1 赞同发布于 2022-07-15 17:50· 59 次播放赞同添加评论分享收藏喜欢

测试测量基础4：示波器探头原理（1） - 知乎

测试测量基础4：示波器探头原理（1） - 知乎首发于07_测试测量技术基础切换模式写文章登录/注册测试测量基础4：示波器探头原理（1）牧神园地浙江大学工学硕士一，示波器探头原理示波器的输入接口一般是BNC、SMA、3.5mm接头、2.92mm接头、1.85mm接头等同轴接口；所以被测试件的输出是类似的同轴接口连接器，那么可以直接通过电缆连接到示波器上，但我们一般测试的是PCB板上信号，那就需要相应的示波器探头。我们已经知道示波器是用来测试电压随时间变化的波形，所以一般示波器探头的作用是：将被测的电压信号从测量点引入示波器进行测量。如下图所示为各种示波器探头。——示波器探头是用来测试电压的，那么电流怎么测试呢？需要通过传感器先转换成电压。1，探头寄生参数的影响示波器探头介于被测信号和示波器之间的中间环节，如果信号在探头处已经失真，那么示波器做得再好也将没有用：——举个栗子：500MHz带宽的无源探头，其上升时间约为700ps，通过该探头测试一个上升时间为530ps的信号，即使不考虑示波器的影响，经过探头之后的上升时间已经变成860ps。1. 对于高斯频响的示波器和探头：其组成的测量系统带宽：；2. 对于平坦频响示波器和探头：其组成的测量系统带宽取决于带宽最小的部分。——我们可以看到示波器探头对示波器的带宽有很大的影响。探头相对于示波器更难设计：因为其除了要满足方便性（不能太大、可以拆卸以及方便使用）要求外，还要保证至少和示波器一样的带宽；探头对测试的影响主要有如下两部分：探头对被测电路的影响；探头本身造成的信号失真。——理想示波器探头是对被测电路没有任何影响，同时对被测电路的信号没有任何失真。探头的输入电路等效图如下所示，测试时需要把该模型同被测电路放在一起分析。1. 探头输入电阻Rprobe：为了减小对电路信号的影响，要求Rprobe尽可能大；——Rprobe不可能无穷大，那么必然会与被测电路产生分压；一般要求输入电阻大于负载阻抗10倍以上。2. 输入电容Cprobe：是影响探头带宽最重要的因素，会衰减信号中的高频分量，导致上升沿变缓；——无源探头为10pF~几百pF，有源探头：0.2pF~几pF之间，输入阻抗会随频率减小；如下图所示，有源探头和无源探头阻抗随输入信号频率的变化，虽然无源探头在低频段（<10KHz）阻抗更大（因为无源探头的输入电阻更大，此时示波器探头的输入电阻Rprobe占主导因素），但在高频段有源探头的阻抗更高（此时示波器探头的输入电容Cprobe占主导因素）。3. 输入电感Lprobe：寄生电感和寄生电容组成谐振回路，当电感值太大时，容易有输入信号激励产生高频谐振，造成信号失真（如下图所示）。——输入电感取决于信号线和地线长度，对于高频信号测试时需要严格控制信号和地线的长度，否则容易产生振铃。一般通用示波器在输入端有1MΩ和50Ω两种可切换的匹配电阻，高带宽示波器一般只支持50Ω输入：1MΩ的高输入阻抗广泛应用于500MHz一下的测量，而对于更高频率的测量，通常采用50Ω的传输线。——为什么示波器会有50欧姆的输入阻抗？这样不会造成信号分压导致的失真么？胖友们先思考一下。1. 对于电压测量角度来说，为了减小对电路的影响，示波器采用1MΩ高输入阻抗较好；但高阻抗电路的带宽对寄生电容很敏感，所以一般用于500MHz以下带宽的测量；——输入电阻是1MΩ的情况下，寄生电容随频率而导致容抗变化，它们并联之后在不同信号频率的阻抗将有很大的改变，相反如果输入段部长有是50Ω，那么寄生电容的容抗对输入阻抗的影响就比较小，相对更加稳定。2. 对于更高频率的测量，通常采用50Ω的传输线，所以示波器的50Ω主要用于高频测量。——示波器100MHz以下带宽大部分1MΩ输入阻抗；100MHz~2GHz大部分有1MΩ和50Ω切换选择；大于2GHz示波器大部分只有50Ω输入阻抗。2，无源探头示波器探头有非常多的种类，都有其不用的应用场景和用途。从广义来说，测试电缆也属于一种探头，但是使用电缆连接时需要在被测电路上也有BNC或SMA接口，所以应用场合有限（主要用于射频和微波信号测试），而大部分通用的数字或模拟信号测试，都需要专门的探头。示波器探头按是否需要供电可分为：无源探头和有源探头。无源探头是指：整个探头都由无源器件构成，包括电阻、电容、电缆等（概括为：阻、容、感）；而有源探头是指：内部一般有放大器，而放大器是需要供电的（可以通过示波器接口供电或外部电源、电池供电）。探头分类如下图所示。2.1 高阻无源探头无源探头指的是：内部没有需要供电的有源器件；根据输入阻抗的大小分为：高阻和低阻无源探头。而高阻无源探头是应用最广泛的，我们平时使用的无源探头一般都是高阻无源探头。高阻无源探头与示波器相连，要求示波器端的输入阻抗必须是1MΩ，如下图所示，实现10:1衰减比探头：输入信号由于探头和示波器的分压被衰减了10倍。高阻无源探头前端有一个匹配电路：Rtip和Ctip并联；需要满足Rtip*Ctip = Rscope*Cscope；——无源探头线路长度通常在1m左右，如果不加匹配电路会对高频分量造成非常大的衰减。Cscope是示波器寄生电容，其通过工艺控制在一定范围但不能精确设定（不同通道的Cscope不同），为了补偿示波器不同通道寄生电容的变化，在无源探头的连接示波器端有一个可调电容：Ccomp。——当探头接在不同通道上，可以通过调整Ccomp来补偿Cscope的变化。高阻无源探头中有两个特殊的种类：高压探头：衰减比可达100:1或1000:1；所以能够测量电压范围很大（几kV）；1:1探头：信号没有衰减就进入了示波器，由于不想衰减探头那样需要再放大操作，所以示波器本身噪声不会被放大，所以在小信号和电源纹波测量场合应用很多。——1:1探头前端没有信号高频补偿电路，因此带宽一般不高，通常在50MHz以下。高频探头有价格便宜，输入阻抗高，测量范围大，连接方便的优点，所以广泛应用于通用测试场合；但是随着测试频率的提升，各种二阶参数难以控制，仅仅依靠简单的匹配无法提升带宽，所以一般应用于1GHz一下；常用无源探头参数如下所示。2.2 低阻无源探头低阻无源探头又称为传输线探头，虽然其应用场合不如高阻无源探头多，但也有其自身的特点。其外观与高阻无源探头类似，但内部结构不同：其等效电路是在前端串联了一个分压电阻，使用时要求示波器的输入阻抗设置为50Ω，根据串阻的不同实现不同的分压比：举个栗子，串联450Ω电阻，实现10:1的分压。——传输线缆采用50Ω特征阻抗，示波器端也是50Ω匹配，所以探头的带宽比较高：GHz以上。低阻无源探头的最大好处是：以较低的价格提供了较高的测试带宽（数GHz），其缺点是：输入阻抗低（50Ω~5KΩ），在电路测试中改变被测电路的阻抗和分压关系，会对被测信号本身产生影响，特别是高输出阻抗的电路。3，有源探头高阻无源探头和低阻无源探头都有各自的优缺点，那是否有一种探头：既有大带宽，又有高输入阻抗呢？答案就是：有源探头。有源探头泛指需要供电的探头，这种探头有专门放大器电路，而放大器需要供电，因此被称为有源探头。也可以分为很多种：单端有源探头、差分有源探头和电流探头等等。如上图所示为单端有源探头结构；其特点如下：有源探头的前端有一个高带宽放大器，输入阻抗很高，所以有源探头能够提供较高的输入阻抗；放大器输出驱动能力很强，直接驱动后面的50Ω负载和传输线，使得可以提供很高的传输带宽；——我们在《信号完整性》专题中分析了两种传输线的无损匹配方式，其中一种便是终端并联匹配，其优点是信号传输非常干净，不会产生发射，根据传输线理论，示波器是采用终端匹配的方式。放大器本身带宽也很高，所以整个探头系统可以提供相比于无源探头更高的带宽。有源探头的优异性能得益于：放大器可以尽可能靠近被测电路，从而信号环路很小，减少了很多寄生参数；但是高带宽放大器的价格非常高，而且探头前端空间有限，所以实现成本很高（上万RMB）。有源探头提供了高带宽的同时提供了1MΩ的输入阻抗，很好的平衡了带宽和输入阻抗的要求，所以高带宽的有源探头要求示波器采用50Ω的匹配方式，保证后端的传输带宽。而该50Ω指的是示波器采用的阻抗匹配方式，对于信号测试点看向探头方向，其是高阻输入的。有源探头除了价格高之外，其输入电压动态范围也有限；因为一般高带宽放大器正常工作电压范围不大，所以高带宽有源探头的电压测量范围要远小于无源探头；——10:1的高阻无源探头最大测量电压可达几百V，而有源探头动态范围在几V以内，甚至几十GHz带宽的有源探头动态范围只有1V左右。单端有源探头上有一个接地插孔，连接被测电路的GND，这种结构造成地环路较大（接地环路的电感效应），会限制有源探头的可用带宽。——测量较高频段信号时，需要使用尽可能短的接地线。3.1 差分有源探头差分有源探头是一种特殊的有源探头，与普通单端有源探头相比的差别在于前端的放大器是差分放大器；而差分放大器的最大好处是：共模抑制比高，对共模噪声抑制能力较好，可以直接测量高速差分信号；结构如下图所示。差分探头可以分为两类：高带宽差分探头和高压差分探头。单端有源探头由于其地线较长，探头带宽很少大于6GHz，所以对于更高带宽的测试，一般使用差分探头。高带宽差分探头主要用于高速信号的测试，其由于采用了很高带宽的放大器，通常其输入量程比较有限：在5V甚至2.5V以内。——信号频率达到一定速率时，基本都是以差分的方式传输的，用高带宽差分探头可以直接测量到差分信号的差值结果，使用起来更加方便。高带宽有源探头带宽高、价格贵，前端放大电器灵敏度比较高，前端设计比较紧凑，耐压低且能承受机械外力较小。典型的有源差分探头和前端参数如上图所示，这种分体式的探头放大器需要配合不同种类的前端使用，放大器部分是有源电路，而前端主要是无源匹配电路，用于提供电气及机械连接。高压差分探头应用在高压环境的差分信号测量，例如：CAN总线，RS485总线,1553B总线等测量场合，由于信号速率不高，因此对于带宽要求也不高，但处于接地安全或抗共模干扰等考虑，测试中也需要用差分探头，这是需要用到能够承受较高电压输入的差分探头。如下图所示。3.2有源探头的使用注意事项高带宽有源探头的带宽高、价格贵，同时为了保证其高测量带宽，前端放大器灵敏度比较高，前端附件设计得比较紧凑，因此耐压低，能够承受机械外力的力量较小；而有源探头一旦损坏，其维修和更换的成本很高，所以在使用过程中需要着重关注：1. 使用电压范围：如上节的探头参数，动态范围为：3.3Vpp；直流偏置范围：±16V，最大电压：30V；——信号幅度超过动态范围，其超过部分可能会失真；而超过最大电压范围则探头可能永久损坏。2. 探头放大器和示波器的连接：如下图所示，连接器需要将探头放大器垂直插入示波器输入接口，插到位后有锁扣自动闭合，拔出时需要先松开锁扣，然后垂直拔出；3. 探头前端连接：现在很多高带宽差分探头采用放大器和探头前端分体式设计，根据实际测试需求选配不同前端；插拔时不要弯折和旋转，否则会损坏连接器；同时避免信号测试过程中插拔探头；4. 探头放大器的保存：探头内部有精细的内部电路，要保持探头干燥，轻拿轻放，注意静电防护；在保存时需将放大器上的线缆盘起，收纳于专用测试包中，避免冲击或挤压；5. 工作温度范围：很多有源探头放大器的工作温度范围是：5~40℃（不可直接放入温箱做高低温），相比较而言探头前端的工作温度范围大很多；——可以使用延长线缆连接放大器与探头前端之间，采用能够承受极端温度的材料设计的探头，可以将测试温度范围扩展到-55~+150℃。如下图所示。6. 焊接探头的固定方法：焊接前端非常细和脆弱，为防止外力拉拽造成脱落，通常对探头放大器或前端进行固定；——可以使用不导电双面胶或低温热胶来固定放大器。使用注意事项：1，高带宽探头为了保证带宽，前端尺寸非常小，使用中需控制力度，避免机械损坏；2，插拔探头放大器、调整垫测前端间距时按正确方法操作；3，当探头前端和被测信号连接着时，切勿插拔探头放大器；4，注意每种探头适用的动态范围和最大输入电压，不要超出；5，使用过程注意ESD防护，不要用手直接触摸探头放大器和示波器输入端口。4，电流测量探头我们平时工作中也有对电路电流测量的需求，如果只是静态电流的测量，那么万用表（串入电路）可以实现；如果要观察电流的变化情况，则可以采用数据采集设备做连续采集和记录；但如果希望观察更快速的电流动态变化（上电瞬间冲击电流，开关电源开关损耗等），就需要用到示波器了。胖友们很清楚示波器本身只能显示电压随时间的变化波形，其测试的是电压量；而要测试电流量，则需要将电流量转换为电压量才行，常用将电流转换为电压的方法有两种：取样电阻法、霍尔元件法以及电磁感应法等。1. 取样电阻法：取样电阻的方法是在被测的电流路径上串接一个小的电阻器（0.1Ω或1Ω），电流流过电阻器时会产生压降；通过差分探头测量取样电阻上的压降，再根据欧姆定律就可以计算出流过电阻器上的电流；1，优点是：成本低、易于实现；2，缺点是：需要断开被测电路，并会产生额外压降，不适合应用于大电流动态变化的场合。2. 霍尔元件法：霍尔元件法是利用霍尔器件的磁电效应，把被测电流路径感生出的磁场转换成电压进行测量；电流探头的前端有一个磁环，使用时这个磁环套在被测的供电线上。——我们一般使用的就是霍尔效应的电流探头了，将电流穿过电流探头。1，电流流过电线所产生的磁场被该磁环收集到，磁环里的磁通量与电线上流过的电流呈正比；2，磁环内部有一个霍尔传感器，其用于检测磁通量，其输出电压与磁通量成正比，所以电流探头的输出电压与被测电线上流过的电流成正比；3，示波器通过测量探头的输出电压值就可以知道被测供电线上电流的大小。4，主要优点是：不用断开供电线就可以进行电流测量啊，并同时可以进行直流和交流的测量；5，主要缺点是：受限于示波器的底噪声，其小电流测量能力有限，一般不小于10mA的电流。3. 电磁感应法：其工作原理类似于电工使用的钳形表，是利用线圈感应产生电流，并使感应电流流过负载产生电压进行测量。1，优点是：灵敏度和带宽可以做的很高（2GHz以上）；2，无法用于直流及低频电流的测量。——变化的电流产生变化的磁场，再由变化的磁场产生感应电流；如果原始电流是恒定的，那么将产生恒定的磁场，而恒定的磁场无法再产生感应电流。编辑于 2023-10-07 12:44・IP 属地浙江测试测量测试工程测量赞同 4添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录07_测试测量技术基础~测试测量是一个重要的技

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高压单端探头

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低压单端探头

高带宽，低电压，低电容高达4GHz,电容小于1pF

逻辑分析仪探头

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低带宽光探头

高增益，低噪声，宽波长响应范围最高1V/mW的增益，DC带宽至1.2GHz

常见问题 (FAQ)

示波器探头有哪些不同类型？

示波器探头可按类型或测量功能分类。按类型可划分为无源探头和有源探头，前者在信号路径中只使用无源元件，后者在信号路径中包括放大器等有源元件。由于包含有源元件，有源探头需要示波器、电池或外部电源供电。按测量功能可划分为包括单端电压、差分电压、电流、逻辑和光学测量探头。

示波器最常用的是什么探头？

示波器最常用的探头是无源电压探头。它们结构简单，价格相对便宜，使用方便。它们不需要外部电源或电池。为了减少被测设备的负载，并提供较宽的测量范围，大多数无源电压探头都是10X探头，即它们使信号衰减为十分之一。对于高频信号或测量输出阻抗较低的敏感电路时，可能需要使用有源电压探头。

示波器探头上的1X和10X是什么意思？

示波器探头上的1X和10X因子指的是探头的衰减。1X探头不会使信号衰减，而10X探头会使信号衰减为十分之一。10X探头通常用于减少探头对被测电路的负载效应，并使测量范围更广。例如，如果输入信号为5伏，使用10X探头，示波器前端将测到0.5伏。有些示波器和探头会自动换算，然后将读数呈现在显示屏上，而有些则要求用户自行换算读数。

使用示波器探头的基本技巧和窍门？

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示波器，到底有几种探棒，他们的区别是什么？用途？ - 知乎

示波器，到底有几种探棒，他们的区别是什么？用途？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册电子技术示波器，到底有几种探棒，他们的区别是什么？用途？现在才知道，示波器，探棒居然有差分探棒，有源探棒，无源探棒，那还有其他什么探棒吗？能列出他们各自的区别和用途吗？感谢显示全部关注者6被浏览35,956关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享3 个回答默认排序是德科技 Keysight Technologies已认证账号关注示波器探头种类很多，主要有以下几种：点击连接，了解他们的区别和用途。Hi-Z+ ProbesPassive ProbesHigh-Frequency Differential Active Probes < 10 GHzHigh-Frequency Differential Active Probes ≥ 10 GHzHigh-Voltage Differential Active ProbesSingle-Ended Active ProbesPower Rail ProbesCurrent ProbesOptical ProbesRelated ResourcesInfiniium Oscilloscope Probes and Accessories面对这么多种类的示波器探头，使用何种示波器探头的进行探测，对您在屏幕上看到的测量结果的准确性有很大影响。观看视频，充分发挥示波器的潜能！在进行测量之前，您应该主动了解其他工程师过去使用示波器探头出现的错误，从中吸取经验教训：第 1 个错误：不了解示波器探头的关键技术指标第 2 个错误：选择的探头带宽不合适第 3 个错误：没有考虑探头负载效应第 4 个错误：不确定应该选择有源探头还是无源探头第 5 个错误：忘了考虑连接带宽和负载效应第 6 个错误：低估了衰减比第 1 个错误：不了解关键技术指标如果您不知道应该关注示波器探头的哪些关键技术指标，那么就不可能确定自己的需求。技术资料通常包含大量数字列表。哪些才是您需要关注的？人们最熟悉的技术指标就是带宽。探头的带宽范围从直流一直到大约 30 GHz。对带宽的一个常见误解是以为带宽越大，可以看到的数据就越多。但事实并非总是如此。随着带宽的增加，许多关键技术指标都会发生变化，它们也是需要考虑的重要因素。图 2. 不断提高的带宽如何影响其他关键技术指标。噪声在各个频率之间均匀分布。这意味着探头带宽越高，引入的频率越多，进入信号的噪声也越多。为了防止发生这种情况，您应该根据下一节中介绍的计算方法，只使用需要的带宽。而且，还需要借助更专业化的探头来测量更高频率。当然，这需要加大开发力度，才能为敏感元件创造出如此专业化但成本较高的产品。使用带宽超过需求的探头可能会带来额外的成本、工作量和噪声，这些要素可能会大大地影响您的测量结果。各类探头都有优点和缺点，对于您所进行的特定测试，您需要选择更合适的探头。充分理解关键技术指标，理解其对您的意义，将使探头选型变得更加容易。我们认为，与其查看技术资料中那些冗长的技术指标列表，不如研究文档其余部分更重要。第 2 个错误：选择的探头带宽不合适如果使用的探头带宽不正确，那么您可能会遗失信号细节，或者为系统引入不必要的噪声。为了加深理解，我们先来讨论带宽的意义。探头带宽本质上就是 3 dB 点。3 dB 点是指探头输出相对于标称响应减少 3 dB 时的频率。图 3. 3 dB 点的显示结果。假设用 1:1 探头测量 1 Vpp 的低频正弦波。由于您使用的是 1:1 探头，因此进入示波器的探头输出将等于设备输入探头的实际信号。但是，如果继续增加此 1 Vpp 信号的频率，那么最终您将到达一个点，在该点上探头输出远远小于输入探头的实际信号。当您看到示波器屏幕上的输出相对于 1 Vpp 输入降为 0.7 Vpp 时，那么就表示您到达了 3 dB 点，因为相对于其标称响应，输出减少了 3 dB。图 4. 随着频率增加出现 3 dB 点的示例。现在您已经了解了 3 dB 点理论，您可以利用它来改善测试。选择适合探头的第一步是了解信号的带宽。要确定信号带宽（BW），可以使用以下简单公式：如果我们测量的是 10％和 90％的阈值，则信号带宽等于上升时间除以 0.35。如果测量的是 20％和 80％的阈值，则信号带宽等于上升时间除以 0.22。计算完信号带宽后，可根据以下两个经验选择探头带宽：– 探头带宽应该比模拟应用中最快的正弦波频率高 3 倍– 探头带宽应该比数字应用的最高数字时钟速率快 5 倍根据这些快速计算方法，您可以大致确定何种探头带宽适合您的应用。随着上升时间加快，信号带宽随之增加，这意味着您需要带宽更高的探头。但请记住，带宽过高也会带来麻烦。另一种考虑带宽的方法是以谐波为基础。一般而言，探头带宽越高，捕捉到的谐波越多，二者都会使信号精度稍有提高。如下面图 5 所示，原始信号为黄色迹线，一阶谐波为绿色迹线。您可以看到，它们具有相同的周期和占空比，但一阶谐波的上升沿明显较慢，并且拐角非常圆滑。蓝色迹线显示一阶和三阶谐波，其上升沿较快，角点变得更清晰。但在图像的底部，我们可以看到一阶、三阶和五阶谐波。其边沿平缓，拐角锐利，信号顶部和底部有很多细节。带宽越高，波形将显露出越多的细节。图 5. 更高的带宽意味着更多谐波及更丰富的信号细节。了解了上面的规律，我们来看一个用 100 MHz 探头测量 100 MHz 时钟的例子。完成这个测量后，您最终将会在屏幕上看到如图 6 所示的正弦波。因此，您无法得到准确的上升时间或任何真正的信号细节。这意味着您所做的任何测量都是不准确的，毫无意义。图 6. 使用 100 MHz 探头测量 100 MHz 时钟信号。但是，如果使用 500 MHz 探头测量相同的 100 MHz 信号，您就会有足够的带宽来捕获更多的谐波，从而得到更精确的信号表示。图 7. 使用 500 MHz 探头测量 100 MHz 时钟信号。由此可见，为您要处理的信号选择合适的探头带宽是多么重要。但带宽过高也不好，过犹不及。在确定多大带宽适合您的应用并选择正确的探头时，这些理论和快速计算方法可以帮助您不犯错误。第 3 个错误：没有考虑到探头负载效应探头一旦与示波器连接并与器件接触，它就成为电路的一部分。问题是，探头带给器件的电阻、电容和电感负载效应将影响您在屏幕上看到的信号。这种负载效应是您需要考虑的重要因素。有时这种效应很小，甚至注意不到，但如果负载效应过大，它所改变的就不仅仅是您在屏幕上看到的内容。它还会影响器件的工作状态。显然，您希望尽可能减少负载效应。可惜，由于这是寄生的负载效应，您将永远无法完全消除它，但对它了解得越多，就越可能帮助您减少它对器件的影响。在图 8 的基本探头模型中，您可以看到无源探头的电感、电容和电阻。电阻是一个分立元件，这意味着它被设计在探头末端，以便将探头从电路中隔离开来并尽量减小负载效应。探头电容是设计中的电容元器件和寄生电容共同形成的结果。图 8. 探头基本原理图。图 9 中的图形使得这更容易理解。注意图形左边，在直流频率范围内，输入阻抗约为 100 kΩ。对信号来说，这看起来像是一个 100 kΩ 接地电阻。但是，在图形右侧的 MHz 区域内，阻抗开始下降，因为电容的阻抗与频率成反比。因此，随着频率变高，电容开始变得比电阻更容易接地。图 9. 电容的阻抗与频率成反比。有源探头的负载效应远远小于无源探头，因为无源探头仅由电阻和电容元件制成。有源探头的负载效应远远小于无源探头，因为无源探头仅由电阻和电容元件制成。第 4 个错误：不确定应该选择有源探头还是无源探头首先我们来看一个无源探头与有源探头对比的示例，如图 10 所示。这里对比的是阻抗和频率。继续考虑探头负载效应，大部分工程师在阅读探头技术资料时，关注点都在电阻上。他们或许会比较无源探头的 10 MΩ 电阻与有源探头的 1 MΩ 电阻，然后想： “无源探头的电阻更大，这说明负载效应更低。”但是，他们真正应该考虑的是我们在上面讨论过的另一个重要因素，即电容。您可以比较图 10 中无源探头的 9.5 pf 电容与有源探头的 1 pf 电容。图 10. 有源探头和无源探头对比。图 10 底部的图形可以帮助您直观地理解两种不同电容的阻抗与频率关系差异。无源探头的红色迹线和有源探头的蓝色迹线会在某一点相交叉。两个探头有同一阻抗的频率点为 10 kHz。但是，随着频率升高，它们的阻抗看起来差别很大。在 70 MHz 时，无源探头只有 150 Ω，而有源探头为 2.5 kΩ。有源探头的阻抗高得多，这正是您想要的。较高的阻抗将减少电容负载效应。有源探头的阻抗高得多主要是因为其电容较低。在这种频率上，电容的作用要远大于电阻值的作用。因此，千万不要忘记检查探头的电容技术指标。负载效应在无源探头和有源探头之间造成的另一个重要区别是精度。要分析这种情况，最简单的方法是使用两种探头来测量信号的上升时间。图 11 中的绿色迹线显示了信号不通过探头而是使用特殊附件直接进入示波器的情况。可以看到，信号的真实上升时间为 1.1 ns。当无源探头与器件连接时，红色迹线出现，此时上升时间测得为 1.5 ns。与真实上升时间相比，偏差 0.4 ns。连接有源探头后（黄色迹线），您会发现上升时间测量值与实际值几乎没有差别。您甚至都看不到黄色迹线。由于有源探头的负载效应小得多，因而精度也高得多。图 11. 无源探头和有源探头负载效应对上升时间的影响对比。探头阻抗随频率发生变化，有源探头的阻抗大于无源探头的阻抗。有源探头更精确，但也更昂贵。您可能并不总是需要高精度，因此您想评测探头在需要处理的特定频率范围内的负载效应，从而确定其是否在测试的允许范围内。请记住，始终要注意探头负载效应的两个关键属性：电阻和电容。电阻值应尽可能高，电容值应较小，这样可以获得更小的负载效应。第 5 个错误：忘了考虑连接带宽和负载效应连接带宽连接带宽即探头与被测器件之间的连接的带宽。在许多情况下，会在探头尖端使用附件，更方便地建立牢固连接。但是，这类附件会成为系统中最薄弱的环节，给带宽带来限制，尽管您已经选择了带宽最适合的示波器和探头。在确定所需的带宽和探头附件时，必须考虑到这一点。考虑图 12 中的 2 GHz 有源探头，从中理解负载效应为什么是测量系统中的最薄弱环节。能够与探头搭配的附件有很多种。在第一个例子中，双引线适配器和夹具抓取器连接到器件。这是一个很短的连接，所以带宽仍然为 500 MHz。如果您去掉夹具端部，只保留引线，那么连接更短，所以可以看到更好的带宽。但是，如果将所有附件都完全移除，有可能得到最短的连接，并提供最佳带宽（2 GHz）。现在您了解了最薄弱的环节将如何改变您在屏幕上看到的测量结果。但是，实际上在很多情况下使用这样的附件还是很有必要的，或者由于信号频率较低，不需要太宽的带宽，所以可以使用附件。但对于需要更大的带宽以便看到更快上升时间的应用，千万不要忘记考虑连接带宽。连接应尽量短，才能实现尽量大的带宽。连接负载效应屏幕上看到的连接负载效应值与连接带宽平行。您可以在图 12 中观察同一个有源探头的结果来理解负载效应。使用引线适配器和夹具抓取器时，对信号产生的负载效应相对较低，但还是会有一些。如果完全不连接任何附件，负载效应将降到最低。您可以看到它是如何随附件而变化的，类似于连接带宽。不使用任何附件时，负载将会非常小，以至于您很可能在测量中甚至不会注意到它。当您尝试确定哪些附件最适合您的应用时（如果有的话），知道这个规律尤其有用。有一个简单的技巧可以确定您的器件将会遇到多少连接负载效应。它的名称是：双探头系统。其理论依据是在设计中的同一个位置使用两个探头，以估计一个探头的负载效应。基本上，使用一个探头和两个探头进行测量之间的差异与不用探头和用一个探头测量的差异大体相同。1. 将探头和附件连接到被测器件2. 测量信号的上升时间，并保存屏幕上显示的迹线，以便稍后进行比较3. 使用相同的装置/附件将另一个探头连接到相同点。图 12. 不同的连接和带宽效应。您可以在示波器屏幕（图 13）上大略看到负载效应有多大。这就是“单探头”迹线与 “双探头”迹线的差别。看到这些信息，您就可以知道使用不同的探头和附件将会为系统引入多少负载效应。再重复一遍，探头末端到被测器件之间的附件或连接越短，您在信号上看到的连接负载效应就越小。图 13. 双探头法演示。第 6 个错误：低估了衰减比探头的另一个重要技术指标是衰减比。大部分应用需要的衰减比各不相同。您需要多大的衰减比，由要测量的信号大小决定。衰减比将决定信号如何馈入示波器，以及最终如何在屏幕上显示。我们退一步来思考为什么要使用不同的衰减比。示波器是非常灵敏的仪器，只能在一定的电压范围内工作，以防止受到损坏。如果您正在处理较大的电压，则需要通过分压将电压降低到示波器的安全电压范围内。分压值就是衰减比，不同的信号和应用需要采用不同的衰减比。如果您正在处理较高的电压，则需要使用较高的衰减比，比如说 10:1。这意味着将探头连接到器件时，在示波器屏幕上看到的信号将仅为器件实际输出信号的十分之一。如果您正在处理较高的电压，那么应该将其缩小到原来的十分之一，以适应 ADC 的范围并正确进行处理。如果您正在处理小电压，则需要使用较小的衰减比，例如 1:1 探头。这样可以尽量充分利用 ADC，让您更准确地查看小信号。如果使用类似 1:1 探头这样的器件来测量大电压，则信号会被削波，并且无法在屏幕上查看整个信号。衰减比可以从低电压应用时的 1:1 一路升高到高电压应用时的 1000:1。不同的衰减比各有优缺点，但再次重申一遍，这要根据信号的大小来决定。使用较高的衰减比会从示波器放大器引入更多噪声，而使用较低的衰减比意味着噪声较少，但同时也会对信号产生更大负载效应，有用频率范围也显著降低。图 14. 将同一个信号输入两个通道，纵轴设置为 5V/格，您可以看到 10:1 探头（黄色迹线）与 1:1 探头（绿色迹线）之间的差异。了解探头和示波器技术指标有助于您更好地理解衰减比。以图 15 中的 10:1 探头原理图为例。这种探头通常是示波器的标配探头。它将一个 9 MΩ 的探头末端电阻与示波器的 1 MΩ 输入阻抗串联。探头末端上的电阻于是就变为 10 MΩ，意味着进入示波器的信号电压为探头末端连接处电压的 1/10。图 15. 探头和示波器连接原理图。根据这些知识，您可以轻松地为应用选择具有适合衰减比的探头。这完全取决于您要处理的信号电压。理解所有这些关键的探头技术指标，将会帮助您避免其他工程师在示波器探头选型时常犯的错误。记住不要犯的最大错误：绝对不要低估探头的能力！否则，您所测量的信号与屏幕上显示的信号之间会出现很大差异。确保您选择的探头符合测试中重要技术指标的要求。编辑于 2021-10-11 14:11赞同 7添加评论分享收藏喜欢收起ZLG致远电子关注有源探头中，高速差分探头适用于高速信号的测量，其至带宽很高，而且探头负载效益很小，但是一般都价格昂贵。高压差分探头一般适用于对高压场合的测试，与无源探头相比，不仅输入电压更高，一般都在1000V以上，而且由于其两根测量线对地阻抗都非常高，使其可以直接进行非接地测量，比如在测量市电时，无源探头的地线必须接到市电的地线上，只能测量L或者N与地线之间的电压，而高压差分探头却可以进行任意两线间的测量。电流探头用于对电流进行测量，有些电流探头只能测量交流，有些也可以进行直流测量。发布于 2021-03-12 14:30赞同添加评论分享收藏喜欢收起

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示波器探头结果 : 315 筛选条件堆叠滚动制造商 Adafruit Industries LLCAltech CorporationB&K PrecisionCal Test ElectronicsCarlisleITDigilent, Inc.FLIR ExtechGlobal SpecialtiesMueller Electric CoNIPomona ElectronicsSeeed Technology Co., LtdSparkFun ElectronicsTeledyne LeCroy系列-1P20B25102540C25502560455057955800580358065812包装散装盒袋产品状态Digi-Key 停止提供停产在售类型-差分无源无源式，带读数无源模块有源差分有源，单端电压探头电压探头，差分解调器通用衰减值1:1，5:1，10:11：11：1，10：11：1，10：1，20：11：1，10：1，仅供参考1.2：110:1，100:1，1000:110：110：1，100：120:120:1，200:1，2000:120:1，50:1，200:1带宽100kHz ~ 650MHz6MHz，100MHz6MHz，150MHz6MHz，200MHz6MHz，60MHz ~ 200MHz10MHz，200MHz10MHz，300MHz15MHz15MHz，100MHz（系统）15MHz，150MHz（系统）15MHz，90MHz20MHz电阻 - 输入12，9M505001k5k50k100k500k1M1M，10M1.6M2M电压 - 最大值8V8.5V10V15V（DC + AC 峰值）20V20V（DC + AC峰值）21V30V35V（DC + AC 峰值）60V60V（DC + AC 峰值）70V（DC + AC峰值）电容 - 输入0.25pF0.6pF0.85pF0.9pF1pF1.2pF1.3pF1.5pF1.7pF1.8pF2pF2.2pF电缆长度2.756"（70.00mm）5.906"（150.00mm）6.693"（170.00mm）11.024"（280.00mm）21.654"（550.00mm）27.559"（700.00mm）35.433"（90.00mm）36.000"（914.40mm）37.000"（939.80mm）37.402"（950.00mm）38.500"（977.90mm）39.370"（1000.00mm）颜色-棕色，灰色，绿色灰色灰色和红色红色黄色黑色黑色和灰色黑色和白色黑色和红色黑色和绿色黑色和黄色黑色，红色黑色，红色，黄色库存选项现货常备现货新产品环境选项符合 RoHS 规范不符合 RoHS 规范媒体规格书照片EDA/CAD 模型市场产品排除全部应用 315结果显示 1 - 25/ 315下载表格比较制造商零件编号现有数量价格系列包装产品状态类型衰减值带宽电阻 - 输入电压 - 最大值电容 - 输入电缆长度颜色460-004OSCOPE P X1/X10 6/100MHZ 1M/10MDigilent, Inc.771现货1 : ¥210.35000盒-盒在售无源1：1，10：16MHz，100MHz1M，10M-120pF，22.5pF-灰色PR500BOSCOPE PROBE X10 500MHZB&K Precision29现货1 : ¥1,035.33000散装2550散装在售无源10：1500MHz-CAT II-48.000"（1219.20mm）黑色PR2000BOSCOPE PROBE X100 200MHZ 100MB&K Precision26现货1 : ¥1,060.58000散装2550散装在售电压探头100：1200MHz100M2000V5pF48.000"（1219.20mm）黑色和红色PP019-1OSCOPE PROBE X10 250MHZ 10MTeledyne LeCroy26现货1 : ¥1,388.86000散装PP散装在售无源10：1250MHz10MCAT I 500V，CAT II 400V12pF47.244"（1200.00mm）黑色PP008-1OSCOPE PROBE X10 500MHZ 10MTeledyne LeCroy87现货1 : ¥2,988.16000袋PP袋在售无源10：1500MHz10MCAT I 400V，CAT II 300V9.5pF51.181"（1300.00mm）黑色CT4447-2DIFF PROBE KIT 30MHZ 1.4KV 20X/2Cal Test Electronics46现货1 : ¥4,292.84000盒CT4447盒在售有源差分20：1，200：130MHz5MCAT III 1000V2pF21.654"（550.00mm）黑色，红色CT4196DIFFERENTIAL PROBE KIT, 60 MHZ,Cal Test Electronics28现货1 : ¥4,755.80000盒-盒在售差分1:1，5:1，10:160MHz1M35V（DC + AC 峰值）2.5pF39.370"（1000.00mm）黑色和红色PPE6KV-A6KV HIGH VOLT PASS PROBE 500MHZTeledyne LeCroy168现货1 : ¥8,164.91000袋PPE袋在售电压探头100：1500MHz10MCAT I 6000V2.8pF78.740"（2000.00mm）黑色和红色P500-010PROBE KIT,10X 500MHZ,10:1,CATIICarlisleIT45现货1 : ¥547.63000袋-袋在售无源10：1500MHz10MCAT II 300V11pF-黑色GE3425OSCOPE PROBE X100 100MHZ 100MCal Test Electronics2现货1 : ¥833.32000散装GE, Elditest™, Cal Test散装在售无源100：1100MHz100MCAT I 4000V5pF47.244"（1200.00mm）黑色和红色CT3288ARAOSCOPE PROBE X10 500MHZ 10MCal Test Electronics14现货1 : ¥1,178.43000散装Cal Test散装在售无源式，带读数10：1500MHz10MCAT II 300V12pF47.244"（1200.00mm）黑色和灰色T3PP350T3DSO PASSIVE PROBE, 350 MHZ, 1XTeledyne LeCroy12现货1 : ¥1,304.69000盒-盒在售无源10：1350MHz1M，10M600V--黑色CT3290RAOSCOPE PROBE X10 500MHZ 10MCal Test Electronics23现货1 : ¥1,683.47000散装Cal Test散装在售无源式，带读数10：1500MHz10MCAT II 300V8pF51.181"（1300.00mm）黑色和灰色PP006DOSCOPE PROBE 10:1 500MHZ 10MTeledyne LeCroy11现货1 : ¥3,582.42000盒PP盒在售无源10：1500MHz10MCAT II 300V12.5pF59.055"（1500.00mm）黑色PP018-1OSCOPE PROBE X10 500MHZ 10MTeledyne LeCroy12现货1 : ¥2,314.77000袋HDO4000袋在售无源10：1500MHz10M----PP020-1OSCOPE PROBE X10 500MHZ 10MTeledyne LeCroy6现货1 : ¥2,314.77000散装PP散装在售无源10：1500MHz10MCAT I 500V，CAT II 400V11pF47.244"（1200.00mm）黑色PP005AOSCOPE PROBE X10 500MHZ 10MTeledyne LeCroy6现货1 : ¥2,398.94000散装PP散装在售无源10：1500MHz10MCAT I 600V，CAT II 300V20pF47.244"（1200.00mm）黑色PP007-WR-1OSCOPE PROBE X10 500MHZ 10MTeledyne LeCroy8现货1 : ¥2,988.16000袋PP袋在售无源10：1500MHz10MCAT I 400V，CAT II 300V9.5pF51.181"（1300.00mm）黑色PP023-1OSCOPE PROBE X10 500MHZ 10MTeledyne LeCroy5现货1 : ¥2,988.16000袋PP袋在售无源10：1500MHz10MCAT I 500V，CAT II 400V10pF51.181"（1300.00mm）黑色CT4066OSCOPE PRB X20/X50/X200 25MHZ 4MCal Test Electronics11现货1 : ¥3,366.94000盒-盒在售有源差分20:1，50:1，200:125MHz4M700V（DC + AC峰值）1.2pF39.370"（1000.00mm）黑色和红色CT4068-NAOSCOPE PROBE X10/X100 35MHZ 9MCal Test Electronics11现货1 : ¥3,871.98000散装Elditest™, Cal Test散装在售有源差分10：1，100：135MHz9M800V（DC + AC 峰值）1.7pF39.370"（1000.00mm）黑色，红色，黄色CT4447-1DIFF PROBE KIT 30MHZ 700V 10X/10Cal Test Electronics17现货1 : ¥4,292.84000盒CT4447盒在售有源差分10：1，100：130MHz5MCAT III 1000V2pF21.654"（550.00mm）黑色，红色HVP120OSCOPE PROBE X100 400MHZTeledyne LeCroy20现货1 : ¥4,377.02000散装-散装在售电压探头100：1400MHz-CAT I 6000V，CATII 1000V7.5pF78.740"（2000.00mm）黑色和红色CT4076-NAOSCOPE PROBE X100/X1K 35MHZ 50MCal Test Electronics11现货1 : ¥7,407.26000散装Elditest™, Cal Test散装在售有源差分100：1，1000：135MHz50M7500V（7.5kV）（DC + AC 峰值）1.3pF39.370"（1000.00mm）黑色，红色，黄色CT4197DIFFERENTIAL PROBE KIT, 100 MHZ,Cal Test Electronics21现货1 : ¥7,659.78000盒-盒在售差分10:1，100:1，1000:1100MHz20M4000V（4kV）（DC + AC 峰值）2pF39.370"（1000.00mm）黑色和红色显示 1 - 25/ 31512345示波器探头示波器探针电缆组件用于在示波器与要进行信号测试和测量的电子电路之间提供电气连接。探针类型包括：有源差分、有源单端、解调器、差分、滤波器探针-低通、通用、无源模块化式、次级点火传感器、触发器探头和电压探头，衰减值范围为 1:1 至 1000:1。

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如何选择示波器探头？ - 知乎

如何选择示波器探头？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册示波器测量仪器仪器如何选择示波器探头？关注者8被浏览12,417关注问题写回答邀请回答好问题 1添加评论分享5 个回答默认排序是德科技 Keysight Technologies已认证账号关注"为什么我用高带宽探头测试出来的信号幅度“不准”？" - 这是使用示波器测试常常遇到探头的问题之一。差分探头问题最近收到一个客户的问题，说用探头测量一个晶振出来的 25MHz 的时钟信号，分别用三种探头测量，测试出来的幅度值有明显差异，使用无源探头 N2873A 和 1131A 测试的幅度基本一致，大概是 3.3V，但用 1169A 测试的结果偏小，幅度在 2.8V 左右，“为什么 1169A 探头上标注的最大电压 30V 却测不出来 3.3V 的信号呢” “为什么 1169A 测试出来的幅度不准呢？” 是德科技无源探头图片从客户发过来的波形来看，客户测量的是一个幅度为 3.3V 单端信号，三种探头无源单端探头测试这个信号完全没有问题，实际上 1131A 的动态范围是 5V，1169A 动态范围是 3.3V，探头主体上标注的 30V 是探头最大能承受的损坏电压而不是准确测量范围，这第二个问题的答案，那么对于幅度测“不准”呢? 先来看一下 1130A探头和 1169A 的指标：示波器探头-为测量差分和单端信号提供大共模范围和宽偏置范围我们来理解一下这个动态范围是什么意思，这实际上指的是探头的有效输入电压范围，探头放大器的动态范围受限于放大器的线性范围，如果在放大器电路输入电压的操作点已经超过其线性区域，放大器将出现增益压缩或饱和等问题，反映在测量波形上来说就是波形被削波了，测量的幅度偏小了。通常来说差分探头是用来测试差分信号，可以提供一个非常好的共模抑制比，但带宽越宽通常动态范围就越小，比如 1168A 的 10G 的探头放大器的动态范围 3.3Vpp 要小于 1131A 的 5Vpp。用户的这个问题是一个很好的测试案例，可以帮助我们理解这个问题的原因，以及触发我们探寻正确的测量方法。什么是差分探头？“差分”探头是一种有源探头，有两个输入端，一个正极，一个负极以及一个单独的地线；它驱动一个单端 50-Ω 电缆将其输出传输到示波器通道。输出信号与出现在两个输入端电压之间的差值成比例。差分探头互为参考，而不是对地电压，并且观测存在大的直流偏移时的小信号，或其它常用模式的信号，如电源传输线噪声。是德科技差分探头图片您通常会选择单端有源探头测量单端信号（跟地线有关的电压）以及差分有源探头测量差分信号（正电压对负电压）。但是，要记住一件事，差分探头中信号连接之间的有效接地要比单端探头中大部分的接地层更为理想。此接地有效地将探头地线以非常低的阻抗连接到被测设备（简称DUT）。所以，差分探头要比单端探头对单端信号做出更好的测量。示波器探头问题分析对于 1168A 来说，我们注意它的动态范围是 3.3V，那为什么不能直接正确测量这个 3.3V 的信号呢？实际上差分探头的动态范围指的是差分的动态范围，如果以无直流差分信号，也就是差分的共模点(对称点)为 0 来说，“+”端和“-”端能够准确测量的范围到 +1.65V 和-1.65V(实际上 1168A 的可测量范围要大于此值)，但某些差分信号除了差分特性外也有共模电平，比如 TMDS 结构，在末端通过 3.3V 上拉，探头的共模电压(<100Hz)达到 6.75V。但对于 0 ~ 3.3Vpp 的单端方波信号，探头设置为差分模式，探头“+”端接在信号端，探头“-”端接地，差分探头并不能有效抑制正端的偏置，而幅度已经超过了放大器线性工作的范围，会出现失真或者说幅度压缩。高压差分示波器探头https://www.zhihu.com/video/1620886641547124736相关问题：只有在探测差分信号时你才使用差分探头吗？许多人认为只有在探测差分信号时才使用差分探头。您是否知道，在探测单端信号时，也可以使用差分探头？这将为您节省大量时间和金钱，并提高测量的准确性。最大限度地利用差分探头，获得尽量最好的信号保真度。差分探头可以进行与单端探头相同的测量，并且由于差分探头在两个输入端上有共模抑制，所以差分测量结果的噪声大为减少。这使您可以看到被测设备信号的更好表示，而不会被探测所增加的随机噪声误导。请看下一页图1 中的蓝色单端测量信号和图 2 中的红色差分测量信号。蓝色的单端测量结果与红色的差分测量结果相比，噪声要多得多，因为单端探头缺少共模校正功能。图 1：单端测量图 2：差分测量差分探头可以执行与单端探头相同类型的测量，但共模抑制功能使其噪声明显降低。Keysight InfiniiMax 差分探头经过DSP校正，具有平坦的幅度和相位响应，可提供最高的精度。选择校正到的带宽通常约为3dB的未校正带宽。通常，将带宽扩展到远远超过该3dB带宽频点将增加本底噪声，如果进一步加大带宽，则可能导致不真实的镜像噪声信号。但是，N5381A / B焊入式探头前端与InfiniiMax 1169A / B探头放大器结合使用是将带宽扩展到3dB以上的极佳选择，因为N5381A / B的最高带宽超过了常规的12 GHz带宽，并且探头前端的频响曲线峰值点可以帮助补偿探头放大器带宽的下降。如何使用实时示波器上的PrecisionProbe应用程序来扩展InfiniiMax 1169A / B和N5381A / B焊入式头前端的带宽性能的技术？需要了解详细内容，您可点击：示波器探头解决方案示波器差分探头有两种工作模式，分别是单端模式和差分模式。当设置为差分模式时，当我们调节 offset 的时候实际上是调整经过放大器的差分运算以后，在示波器内部调整 offset 使得信号落在示波器模拟前端的线性范围内；当设置为单端模式，当调整 offset 时，调整的是在进入放大器之前，探头“+” 端的信号偏置，1168/9A 可调的范围达到 ±16V，这样的话，如果使用差分探头测量单端信号，就可以调整 offset 使得进入到放大器的信号幅度落在放大器的动态范围内，就能准确测量出来信号幅度，下图就是探头放大器的结构框图。在示波器的软件里，探头放大器如果接的是差分探头前端，可探测模式有两种模式可选，如下图所示，大家在测量单端信号的时候一定要注意，选择单端探头模式，调整合适的偏置可以提高探头的测量范围。在按照建议设置为单端模式后，调整 offset，如下图可见使用 1168A 探头的测量结果和其它两个探头的测量结果是一致的。示波器探头怎么选择？“了解常见的探测错误对于实现精确测量至关重要。探头可能会将负载、噪声和抖动带入系统。探头的电气特性不仅会显著影响测量结果，还有可能影响到器件的工作。通过本文您将了解如何避免常见的示波器探测误区。”推荐阅读：示波器差分探头和单端有源电压探头性能比较过去在使用高带宽示波器和有源探头进行测量时，您可以选择单端探头，也可以选择差分探头。一般是用单端探头测量单端信号 ( 对地电压 )，用差分探头测量差分信号 ( 正电压－负电压 )。虽然也可以只买差分探头，用差分探头测量差分信号和单端信号，但出于一些实际考虑，多数人并不这样做。理由是，与单端探头相比，差分探头通常价格更高和更难以使用，而且带宽更小。Keysight InﬁniiMax 探头系统既可用于差分检测，又可用于单端检测，从而很大程度上排除了过去拒绝使用差分探头的理由。新的探头系统使用可更换的探头前端，这些前端特别适用于手动点测、插孔连接和焊入连接等测量方式。对于这种新的探测方式，您需要确定是用差分探头还是单端探头测量单端信号。为作出最好的决定，您需要考虑差分探头与单端探头在性能和可用性方面的优缺点。我们将在下几方面比较了差分探头和单端探头的性能和可用性的优缺点 :– 带宽、保真度和可用性– 共模抑制– 输入负载– 测量可重复性– 物理尺寸图 1. 差分探头和单端探头的简化模型我们用简化模型 ( 图 1) 帮助比较，并用 Keysight 1134A 7 GHz 探头放大器配合焊入式差分探头前端和焊入式单端探头前端测量数据。这两种探头前端的物理连接尺寸非常接近，因此它们的性能差别主要是因为差分和单端电路元件的布局造成的。图 2 和图 3 是这些探头的照片。为测量探头性能，我们使用 Keysight E2655C 偏移校正 / 性能验证夹具、Keysight 矢量网络分析仪和 Keysight Inﬁniium DCA 采样示波器。带宽、保真度和可用性比较如前所述，单端探头的带宽通常比差分探头更高。但这一结果是源自某些基本物理定律，还仅仅是源自不同体系结构的实际实现方法？为回答这一问题，让我们考虑图 1 所示的差分探头和单端探头连接中寄生参数的简化模型。由于单端和差分探头前端的几何尺寸大致相同，因此电感和电容参数的量值也相当。如果接地连接使用又宽又平的导体( 就像“刀片”)，单端探头的接地电感(lg)会稍低一些，但也低不到哪里去。应注意差分探头在其两个输入上都有补偿阻尼 (tip resistor)，而单端探头只在信号输入上有补偿阻尼，地线上没有阻尼 ( 在实际探头中是 0 Ω 电阻器 )。这些补偿阻尼用于消除输入连接中电感器 (Ls) 和电容器 (Cs) 所造成的谐振。要更深入了解这一话题，请参看是德科技应用指南 1404《高带宽电压探头的保真度》。从对单端模型的分析，可看到带宽决定于电感值和电容值，其中对地电感 (lg) 非常重要。在较高频率下，对地电感会在器件接地与探头接地之间产生一个电压，从而减小探头衰减器 / 放大器输入端上的信号。您可通过减小对地电感来增加带宽。这需要缩短接地线的长度，或增加连接的面积。理想的接地线应是非常短、又比较宽的导体平面或围绕信号连接的环形圆柱体 ( 形成同轴的探头连接 )。在实际测量条件下，理想的接地线通常是不存在的，而且会大大降低单端探头的可用性。图 2. Keysight 1134A 单端焊入式探头前端 ( 上 ) 和差分焊入式探头前端 ( 下 )图 3. 开盖的单端 ( 上 ) 和差分 ( 下 ) 焊入式探头前端图 4. 差分探头和单端探头的频率响应此外，给出同轴夹具中的单端探头的技术指标是没有用的，因为在实际测试中，您基本上无法采用这种方式来测量。如果您分析由差分信号 (vcm=0，vp=vm) 驱动的差分模型，就会看到由于正负信号连接的固有对称性，在连接间就会存在一个没有净信号的平面。您可将这个“有效的”地平面视为牢固地接到器件的地平面和探头放大器的接地端。考虑到有效地平面的存在，即可分析半电路模型，此时信号地的环路面积近似为单端环路面积的一半，所以电感要低得多。从半电路模型分析可以看到，差分模型的带宽要远高于单端模型。此外，有效地平面是理想的接地连接，而且毫不影响其可用性。当差分探头受单端源驱动时，您可用叠加法确定总响应。当 vcm = vp = vm 时，在电路中施加单端信号。对于叠加的第一项，把 vcm“关闭”；对于叠加的第二项，把 vp 和 vm“关闭”。第一项是单端信号差分部分的响应，因此该响应和前面的讨论一致。第二项是单端信号共模部分的响应，因此其响应决定于探头的共模抑制。如果探头有良好的共模抑制能力，那么对单端信号的总响应就只是对单端信号差模成分的响应。如果探头的共模抑制不好，就会看到测量差分信号和测量单端信号的响应差异。从图 4 可以看到，这些响应实际上并无差别。图 4 显示了用差分探头检测单端信号 ( 绿色 ) 和用单端探头检测单端信号 ( 蓝色 ) 的频率响应，两者都使用同样的 7 GHz 探头放大器。探头的带宽定义为探头输出幅度相对输入幅度下降到 -3 dB 处的频率。显然，差分探头前端的带宽要比单端探头前端高得多(7.8 GHz 对 5.4 GHz)。这两种探头因为在连接中使用了正确的阻尼电阻，所以都有很高的频率平坦度。图 5 显示了对于输入约 100 ps 上升时间的阶跃信号，差分探头所测得的时域响应。图 6 显示了对于输入约 100 ps 上升时间的阶跃信号，单端探头所测得的时域响应。在这两个图中，红色轨迹是探头的输出，绿色轨迹是探头的输入。应注意这不是探头的阶跃响应，而只是测量它们能在多大程度上跟踪 100 ps 的阶跃信号。为测量阶跃响应，输入必须是非常完美的、有极快上升时间的阶跃信号，此时差分探头能显示出比单端探头更快的上升时间。这两种探头都能很好地跟踪 100 ps 的阶跃信号。图 5. 差分探头测量 100 ps 阶跃信号的时域响应图 6. 单端探头测量 100 ps 阶跃信号的时域响应共模抑制问题共模抑制是差分探头和单端探头都存在的问题。对差分探头来说，共模抑制使加至 + 和 - 探头输入的相同信号不产生输出。对单端探头来说，共模抑制使加至信号输入和接地输入的相同信号不产生输出。差分探头和单端探头模型 ( 图 1) 显示了从探头衰减器 / 放大器接地到“大地”的电阻和电感。这是由探头电缆屏蔽层和大地构成的传输线 ( 或天线 ) 所造成阻抗的简化模型。这一“外模式”阻抗是非常重要的，因为在单端探头上施加共模信号时，地电感就与该外模式阻抗构成分压器，从而衰减了放大器得到的地信号。由于放大器的信号输入没有得到与地输入同样的衰减，这就在放大器的输入端造成一个净信号，并由此产生一个输出。地电感越高，共模抑制就越低，因此您在使用单端探头时，务必使地线尽可能短。还应注意该外模式信号并不直接影响“内模式”信号 ( 即同轴电缆内的正常探头输出信号 )，但反射的外模式信号将影响探头放大器的地，从而间接影响内模式信号。“测量可重复性”部分对此有进一步的说明。当共模信号施加至差分探头时，在 + 和 - 输入端至衰减器 /放大器上可看到同样的信号。所产生的输出将由放大器共模抑制决定，而并非由连接电感造成。图 7. 差分探头和单端探头的共模响应当您检测含有共模噪声的单端信号时，需要确定是差分探头还是单端探头有更好的共模抑制能力。这取决于单端探头的接地连接电感，以及差分探头中放大器的共模抑制能力。对于本例中的差分和单端探头前端，图 7 显示差分探头的共模抑制要比单端探头高得多，因此在高共模噪声环境中能够进行更好的测量。这是两种探头最常见的情况，除非单端探头有极低电感的接地连接，但这在现实中是难以实现的。应注意这里分析的单端探头，其共模抑制能力远好于其他许多单端探头，因为它的地线很短。图 7 中的共模响应定义为 :差分共模响应 = 20[log(voc/vic)]这里 vic 是 + 和 - 输入的公共电压Voc 是施加 vic 时探头输出处的电压单端共模响应 = 20[log(voc/vic)]这里 vic 信号输入和地输入的公共电压voc 是施加 vic 时探头输出处的电压图 8. 差分探头和单端探头的输入阻抗示波器探头输入负载效应比较什么是探头负载？将示波器探头连接到在线测试点时，探头本身成了被测电路的一部分，并且会影响测量结果。这通常称为"探头负载"。推荐阅读：如果您用差分探头前端和单端探头前端的电感和电容值分析图 1 中的电路模型，您将发现从单端源看过去的各探头前端输入阻抗没有多少差别。分析的另一方面是了解外模式阻抗如何影响差分和单端探头。在单端探头放大器模型中，外模式阻抗要比接地连接阻抗高得多 ( 由于存在 lg)，因此它对输入阻抗并没有明显影响。但由于存在外模式阻抗，进入差分探头的单端信号将看到较高频率比较低频率有略低的容抗值。图 8 是差分探头和单端探头的输入阻抗 ( 幅值 ) 图。红色轨迹是施加差分源时所看到的差分探头阻抗。绿色轨迹是施加单端源时看到的差分探头阻抗，蓝色轨迹是施加单端源时看到的单端探头阻抗。图 8 中标注了这三种情况的直流电阻、电容和最小电感值。应注意差分探头和单端探头对单端信号的输入阻抗很类似。测量的可重复性测量的可重复性是与高频探头相关的问题。在理想情况下，探头位置、电缆位置和手的位置都不应造成探头测量结果的变化。但许多情况下都并非如此。通常的原因是外模式阻抗的改变。这一阻抗实际上远比所示的探头模型复杂，因为探头、手和电缆位置都会给未经屏蔽的传输线 ( 或天线 ) 造成极大的影响。如果您通过改变外模式阻抗分析单端模型，就会发现它可以导致响应变化。此外，由于外模式阻抗也是共模响应中的一个因素，因此该阻抗的变化也会造成共模抑制的变化。接地连接的阻抗越高，响应的变化就越大。通过改变外模式阻抗分析差分模型，可以发现这一变化只引起很小的响应变化。在探头放大器地上出现的任何信号都会受到放大器的共模抑制。因此，由探头、手和电缆位置引起的响应变化可得到很大的衰减。从第 5 页的图 4 中可以看到，差分探头的响应要比单端探头平滑得多。单端探头响应中有许多由外模式阻抗的变化所造成的“扰动和扭曲”。当阻抗变化时，响应也随之变化。探头电缆上的铁电磁珠能通过衰减和限制外模式信号来减小外模式阻抗的变化量，从而缓解这一问题。它能减小探头、手和电缆位置造成的响应变化。示波器探头的物理尺寸考虑通过前面对差分探头和单端探头的比较，可以看到不管是检测差分信号，还是检测单端信号，差分探头在各方面的性能都优于单端探头。但有时仍可考虑使用单端探头。单端探头在许多测量情况下能够提供可接受的结果，此外价格较低，而且由于探头前端较为简单，因而体积也较小。从物理上考虑，小探头能伸入到狭窄的地方进行探测，也能把多个探头接到非常密集的被测点。因此在一个探测系统中，探头最好是既能作差分检测，又能作单端检测。总结由于地跳、串扰和 EMI 问题，电子行业正在用差分信号取代单端信号。对于在这一新领域中使用的测量设备，差分检测是必不可少的要求。因为差分探头中信号连接之间的有效地平面比单端探头中的大多数实际地连接 ( 非同轴 ) 更为理想，所以差分探头对单端信号的测量比单端探头更好。新一代差分探头易于使用、性能高、价格低，您可用它们来检测差分信号和单端信号。示波器探头测试扩展方案有源差分探头的动态范围和偏置范围毕竟有限，如果是差分信号幅度很高或者有很高的共模电压，有另外一种方案可以提高探头的动态范围，探头前端和探头放大器采用标准的 GPO/SMP 接口，N2880A 衰减器和 N2881A 隔直器，可以用于探头放大器和探头前端之间，从而提高有源探头测量范围。示波器探头测试是德科技编辑于 2023-03-19 20:59赞同 101 条评论分享收藏喜欢收起SIGLENT鼎阳已认证账号关注在工程师使用示波器进行测试工作的时候，他们大部分都只留意探头的电压范围和频率范围，对探头其他特性如等效电容、阻抗等特性没有更深刻的理解，这会导致在某些场景下没能选择正确的探头。事实上，探头作为一个连接待测点到示波器的中间环节，它与待测设备、示波器共同组成了一个测试系统，任意一个环节变化都会引起整个测试系统的变化。探头按照是否需要供电可分为有源探头（内置放大器，需要外部供电）和无源探头（内部都是无源器件，无需供电），按照测量信号类型可分为电压探头、电流探头、光探头等。下文主要介绍日常测试中经常使用的几种探头以及在不同的场景下对应探头的选择。一、10:1无源探头我们经常使用的是10:1高阻无源探头，它的优点是高输入阻抗，动态范围宽（一般最大可测几百伏）以及价格便宜，缺点是输入电容大且需要补偿。下图为10:1高阻无源探头原理图：图1 10:1高阻无源探头原理其中，C可调可以认为是线缆的电容、示波器的电容和可调电容的并联等效值。我们需要调节这个电容令R探头*C探头=R示波器*C可调，对探头进行补偿。此外，示波器内也存在寄生电容，同一个示波器的不同通道或者不同示波器的寄生电容都不一样，所以同一个探头接到另外一个通道或者另外一个示波器可能需要再次补偿。需要注意的是：由于负载电容效应的存在，高阻无源探头的高频特性表现不是很好。因此这种探头一般适用于低频的情况，根据图1，示波器也应该选择1MΩ的输入阻抗。（部分示波器可选1MΩ和50Ω的输入阻抗。需要测高频时示波器一般选择50Ω的输入阻抗。）在10:1探头中经过分压之后示波器收到的信号只有原信号的1/10，所以示波器需要经过放大之后再显示，这种情况会把示波器本底噪声也放大。探头的1X则不同，在这个档位信号不经衰减直接进入示波器，所以示波器本底噪声也不会放大，故1X档位适用于测小信号或者电源纹波。二、有源探头有源探头有输入电容低、带宽高、输入电阻高和无需补偿等优点，缺点是成本较高、需要供电和动态范围低。有源探头可以分为单端有源探头、差分探头（有高带宽和高压之分）和电流探头等类型。单端有源探头和差分探头的区别是单端有源探头测试的是测试点对地的参考电平，但是差分探头可以直接测两个测试点的相对电位差，不需要和“地“有联系。单端有源探头属于一种特殊的差分探头，但是它不能代替差分探头的工作，例如在进行浮地测量或者要求共模抑制能力的测试时就需要使用差分探头。单端有源探头单端有源探头内部有一个阻抗比较高的高带宽的放大器，需要外部供电，所以成为有源探头。它适用于需要高输入阻抗、高带宽的场景，一般能够提供1MΩ的输入阻抗和1G以上的带宽（此时需要示波器选择50Ω的输入阻抗进行匹配，但探头本身的输入阻抗还是高阻，工作原理如下图2所示）。有源探头的放大器比较接近待测电路，因此环路较小，可以减小一系列的寄生参数，带宽可以做的更高，并且可以驱动较长的线缆。但是由于动态范围不高，很容易被高压破坏，所以使用时应该注意待测电路的电压范围防止破坏价格比较高的有源探头。图2 有源探头工作原理差分有源探头差分有源探头的前端放大器是差分放大器，共模抑制比的能力比较强，有高带宽和高电压的差分有源探头的分类。高带宽的差分有源探头主要用于测试高速信号。这种探头带宽比一般的单端有源探头更高，一般高速的数字信号测试都会使用差分探头。此外，对一些带宽需求不高，但是对动态范围反而有一定要求的场景，如浮地测量（浮地测量具体内容请查阅前期相关文章），CAN总线的测量等，这时需要使用高压差分探头。三、电流探头有时候我们在测试过程中还需要测试电流，测试电流有专门的电流探头。示波器基本上就是测量电压变化的，所以电流探头实质上是把电流参数按照一定的转化关系转化为电压，然后示波器再根据该电压值得到对应电流大小。电流探头主要是根据霍尔效应和电磁感应原理将电流信号转化为电压信号。霍尔效应主要通过电流通过路径所产生的磁场转化为电压信号测量。电压探头中有一个感应环，测试时把这个环套在供电线上，电流探头就能检测出供电线上电流产生的磁场，然后再转化为电压信号。这种探头的好处是可以检测直流和交流，但是缺点是小电流测量能力有限。我们可以通过把待测线缆在感应环里多绕几圈来放大电流产生的磁场，放大倍数等于绕的圈数。电磁感应利用电磁感应原理测量电流的电流探头灵敏度高，带宽也比较高，但是根据电磁感应原理，无法测量直流电流和低频电流。四、探头不同条件对测量的影响一个理想的探头模型应该具有输入阻抗无限大、无限带宽、零输入电容、动态范围无限大、零延时等特点。但是现实中没有这种理想的探头。由于各种寄生参数的存在，不同的测试情况导致的测量结果也可能不一样。输入电容的影响我们可以通过一个最简单的PP510无源探头来看一下不同输入电容对测量的影响，图3是该无源探头的数据：图3 PP510无源探头的参数从图3可以看出在1X和10X的档位的时候输入电容分别是85pF~120pF和18pF~22pF，10X档位的时候的输入电容远小于1X档位。我们可以在SDS1104X-E示波器上的通道1分别测试这两个档位测量同一个信号的上升时间的不同表现（注意：根据Trise*BW=0.35可以知道100M带宽对应的上升时间是3.5ns，PP510无源探头和100M示波器组成的测量系统的上升时间为4.94，即测量系统的带宽为70.85MHz，所以探头的带宽越高，系统越接近示波器的带宽）。无源探头直接使用配套的钩子和接地的小夹子，测量鼎阳STB-3实验板上的一个100KHz方波的上升时间，结果如图4和图5所示：图4 PP510使用1X档位时示波器测量结果图5 PP510使用10X档位时示波器测量结果从上图结果可以明显看到1X档位波形失真比10X档位波形失真更为严重，而且上升时间比10X档位多了200%。由此我们可以感受到输入电容对测试结果的影响大小。此外，改变探头的衰减比也会对小信号的测量造成影响，在测量小信号的时候使用10X档位会增大示波器的本底噪声，故要根据实际情况来调节探头的测量条件。接线方式的影响在上述测量中我们改变接线方式，把无源探头的钩子拿掉，接地夹子换成接地弹簧，档位都设置为10X，测量同一个信号的上升时间。测量结果如图6所示：图6 PP510使用10X档位，把接地夹子换成接地弹簧后测量结果对比图5和图6我们可以发现改变接线方式，使用探针和接地弹簧测量的上升时间比之前减少了6.2%。这时因为探头与待测器件的引线长度减少了，其中的寄生参数也对应减小，相对地提高了测量系统的带宽。所以接地的线长度也会对测量结果造成影响，要减少这方面的影响可以缩短接地线缆的距离。以上就是对探头基础知识的介绍以及几种不同探头在不同场合的具体应用情况。在使用探头测试待测点时，探头并不是完全能把信号完整地传输到示波器内，需要考虑探头对待测信号以及示波器的影响。根据实际的电路特性选择合适的探头以及适合的测试环境，才能得到正确的测量结果，否则有可能得到与实际情况截然不同的结果从而被错误的测量结果误导。版权声明：鼎阳硬件设计与测试智库发表的所有文章皆为鼎阳硬件设计与测试智库专家呕心沥血之原创。希望我们的经验总结能够帮助到更多的硬件人，欢迎转载！我们鼓励分享，但也坚决捍卫我们的权益。引用请注明出处——“鼎阳硬件设计与测试智库”微信号（SiglentThinkTank）。鼎阳硬件设计与测试智库将保留追究文章非法盗用者法律责任的权利！『关于鼎阳』鼎阳科技（SIGLENT）是一家专注于通用电子测试测量仪器及相关解决方案的公司。作为一家全球性的仪器仪表领域创新解决方案的制造商，鼎阳是全球极少数具有数字示波器、信号发生器、频谱分析仪和矢量网络分析仪四大通用电子测试测量仪器主力产品研发、生产和销售能力的通用电子测试测量仪器企业，同时也是国内极少数同时拥有这四大主力产品并且四大主力产品全线进入高端领域的企业。公司总部位于深圳，在美国克利夫兰、德国奥格斯堡、日本东京成立了子公司，在成都成立了分公司，产品远销全球80多个国家和地区。未来，鼎阳科技还将持续深耕通用电子测试测量领域，为中国工业化进程贡献力量。编辑于 2023-11-06 14:52赞同 2添加评论分享收藏喜欢

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带宽高达 80 GHz / DC

模拟通道多达 8 个

数字通道数多达 64 条（可选）

采样率高达 100 Gs/s

最低 (>30 MHz)

最小值 1 GHz

最小值 8 GHz

最高

2-4

最小值 16（可选）

最小值 32（可选）

最小值 64（可选）

最低 (>300 kS/s)

最小值 5 GS/s

最小值 25 GS/s

最高

TBS1000C 数字存储示波器

带宽

50 MHz - 200 MHz

模拟通道

数字通道数

采样率

1 GS/s

起价

US $514

比较

查看产品

比较 2/3

TBS2000B 数字存储示波器

带宽

70 MHz - 200 MHz

模拟通道

2-4

数字通道数

采样率

1GS/s - 2 GS/s

起价

US $1,690

比较

查看产品

比较 2/3

2 系列 MSO 便携式混合信号示波器

带宽

70 MHz - 500 MHz

模拟通道

2 或 4

数字通道数

16（选配）

采样率

1.25GS/s - 2.5GS/s

起价

US $2,020

比较

查看产品

比较 2/3

3 系列 MDO 混合域示波器

带宽

100 MHz - 1 GHz

模拟通道

2 或 4

数字通道数

16（选配）

采样率

2.5 GS/s - 5 GS/s

起价

US $5,020

比较

查看产品

比较 2/3

New Series!

4 系列 B MSO 混合信号示波器

带宽

200 MHz 至 1.5 GHz

模拟通道

4 或 6

数字通道数

最多 48 条（可选）

采样率

6.25GS/s

起价

US $10,000

比较

查看产品

比较 2/3

5 系列 B MSO 混合信号示波器

带宽

350 MHz - 2 GHz

模拟通道

4、6 或 8

数字通道数

多达 64 条（可选）

采样率

6.25GS/s

起价

US $21,600

比较

查看产品

比较 2/3

5 系列紧凑型 MSO

带宽

1 GHz

模拟通道

数字通道数

多达 64 条（可选）

采样率

6.25GS/s

起价

比较

查看产品

比较 2/3

6 系列 B MSO 混合信号示波器

带宽

1 GHz - 10 GHz

模拟通道

数字通道数

多达 64 条（可选）

采样率

50 GS/s

起价

US $39,300

比较

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比较 2/3

6 系列紧凑型数字化仪

带宽

1 GHz - 8 GHz

模拟通道

4 (SMA)

数字通道数

采样率

25 GS/s

起价

比较

查看产品

比较 2/3

MSO/DPO70000DX 混合信号/数字荧光示波器

带宽

8 GHz - 33 GHz

模拟通道

数字通道数

16（选配）

采样率

25 GS/s - 100 GS/s

起价

比较

查看产品

比较 2/3

DPO70000SX ATI 高性能示波器

带宽

13 GHz - 70 GHz

模拟通道

1-4

数字通道数

采样率

50 GS/s - 200 GS/s

起价

比较

查看产品

比较 2/3

8 系列采样示波器

带宽

30 GHz

模拟通道

数字通道数

采样率

300 kS/s

起价

比较

查看产品

比较 2/3

MDO3000混合域示波器

带宽

100 MHz - 1 GHz

模拟通道

2 或 4

数字通道数

16（选配）

采样率

2.5 GS/s - 5 GS/s

起价

US $8,000

比较

查看产品

比较 2/3

MDO4000C混合域示波器

带宽

200 MHz - 1 GHz

模拟通道

数字通道数

16（选配）

采样率

2.5 GS/s - 5 GS/s

起价

US $13,000

比较

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TBS1000C 数字存储示波器

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TBS2000B 数字存储示波器

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2 系列 MSO 便携式混合信号示波器

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3 系列 MDO 混合域示波器

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4 系列 B MSO 混合信号示波器

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5 系列 B MSO

申请产品演示

5 系列紧凑型 MSO

申请产品演示

6 系列 B MSO

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6 系列紧凑型数字化仪

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MSO/DPO70000DX 混合信号/数字荧光示波器

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DPO70000SX ATI 高性能示波器

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8 系列采样示波器

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MDO3000混合域示波器

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MDO4000C混合域示波器

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带宽

50 MHz - 200 MHz

70 MHz - 200 MHz

70 MHz - 500 MHz

100 MHz - 1 GHz

200 MHz 至 1.5 GHz

350 MHz - 2 GHz

1 GHz

1 GHz - 10 GHz

8 GHz - 33 GHz

13 GHz - 70 GHz

30 GHz

100 MHz - 1 GHz

200 MHz - 1 GHz

模拟通道

2-4

2 或 4

4 或 6

4、6 或 8

1-4

2 或 4

数字通道数

16（选配）

最多 48 条（可选）

多达 64 条（可选）

16（可选）

16（选配）

采样率

1 GS/s

1GS/s - 2 GS/s

1.25 GS/s 所有通道；2.5 GS/s 半通道

2.5 GS/s - 5 GS/s

6.25GS/s

50 GS/s

25 GS/s - 100 GS/s

50 GS/s - 200 GS/s

300 kS/s

2.5 GS/s - 5 GS/s

记录长度

20K 点

5M 点

10 Mpts

10 M

31.25 M 至 62.5 M

62.5 M - 500 M

125 M - 500 M

62.5 M - 1 G

31.25M - 1G 点

62.5M - 1G 点

> 800 M

10 M

20 M

频谱分析仪

标准数学 FFT

高达 3 GHz 的内置专用射频路径（可选）标准数学 FFT

带集成数字下变频器的频谱视图；每个通道的跨度为 312.5 MHz，500M 频宽（可选）标准数学 FFT

带集成数字下变频器的频谱视图；每个通道的标准跨度为 312.5 MHz，500M 频宽（可选）标准数学 FFT

带集成数字下变频器的频谱视图；每个通道的标准跨度为 1.25 GHz，2 GHz 频宽（可选）标准数学 FFT

标准数学 FFT

高达 3 GHz 的内置专用射频路径标准数学 FFT

高达 6 GHz 的内置专用射频路径标准数学 FFT

函数发生器输出

1（可选，与辅助输出复用）

1（选配）

最大波形捕获速率

每秒 10000 次

>280,000 波形/秒

>500,000 波形/秒

>500,000 （峰值检测，包络采集模式），>30,000 波形/秒（所有其他采集模式）

>300,000 波形/秒

记录长度/300 kS/s

>235,000 - >280,000 wfm/s

>270,000 - >340,000 波形/秒

RF 通道

1（选配）

RF 频率范围

9 kHz 至 1 GHz 或 3 GHz（可选）

示波器的频谱视图直流至带宽 (-3dB)

9 kHz - 1 GHz（选配可高达 3 GHz）

9 kHz – 3 GHz/ 6 GHz（可选）

触发类型

边沿、脉宽、欠幅、线路

边沿、脉宽、欠幅

边沿、脉冲宽度、超时、欠幅、逻辑、建立/保持、上升/下降、并行、串行总线（可选）

边缘逻辑并行（可选）脉宽上升/下降时间欠幅串行总线（可选）序列建立和保持超时视频

边缘毛刺码型脉宽欠幅串行总线（可选）建立和保持状态超时跳变窗口视频（可选）视觉触发 RF 频率与时间关系（可选） RF 幅度与时间关系（可选）

边缘毛刺码型脉宽欠幅串行总线（可选）建立/保持状态超时跳变窗口视频（可选）视觉触发

边缘毛刺码型脉宽欠幅串行总线（可选）建立和保持状态超时跳变窗口视频（可选）视觉触发 RF 频率与时间关系（可选） RF 幅度与时间关系（可选）

通信、总线、I2C、SPI、CAN、LIN、Flexray、RS-232/422/485/UART、USB、边沿、B 事件扫描、毛刺、码型、欠幅、串行码型、建立/保持、状态、超时、跳变、可视、带宽、窗口

边沿、B 事件扫描、毛刺、码型、欠幅、建立/保持、状态、超时、跳变、可视、带宽、窗口

时钟预定标输入

边沿逻辑并行脉宽上升/下降时间欠幅序列串行总线（可选）建立/保持超时视频

边沿逻辑并行脉宽射频（可选）上升/下降时间欠幅序列串行总线（可选）建立/保持超时视频

可选分析

I2C、SPI、RS232/422/485/UART、CAN、CAN-FD、LIN、SENT 解码

I²C/SPI 解码 I²S/LJ/RJ/TDM 解码 RS-232/422/485/UART 解码 CAN/LIN/FlexRay 解码 MIL-STD-1553/ARINC 429 解码功率分析 USB2.0 解码

1 线解码3 相功率分析高级功率分析 CAN/LIN/FlexRay 解码CXPI 解码EtherCAT 解码以太网解码eSPI 解码 eUSB2 解码 I2C/SPI 解码 I2S/ LJ/RJ/TDM 解码 I3C 解码曼彻斯特解码 MDIO 解码 MIL-STD-1553/ARINC 429 解码NFC 解码 NRZ 解码 PSI5 解码 RS-232/422/485/UART 解码 SDLC 解码 SENT 解码SMBus 解码 Spacewire 解码频谱视图频谱分析 SPMI 解码 SVID 解码 USB 2.0 (LS/FS/HS) 宽禁带双脉冲测试

1 线解码8b10b 解码 10BASE-T1L 一致性 10BASE-T1S 一致性高级抖动分析高级功率分析汽车以太网一致性 CAN/LIN/FlexRay 解码CXPI 解码eSPI 解码EtherCAT 解码以太网一致性以太网解码eUSB2 解码 I2C/SPI 解码 I2S/LJ/RJ/TDM 解码 I3C 解码 IMDA 分析 IMDA DQ0 测量IMDA 机械测量曼彻斯特解码 MDIO 解码 MIL-STD-1553/ARINC 429 解码MIPI C-PHY 解码 MIPI D-PHY (CSI/DSI) 解码 NFC 解码 NRZ 解码 PSI5 解码 RS-232/422/485/UART 解码 SDLC 解码 SENT 解码SMBus 解码 Spacewire 解码 SPMI 解码 SVID 解码 USB 2.0 解码 USB 2.0 一致性用户自定义滤波器矢量信号分析宽禁带双脉冲测试

1 线解码 8b10b 解码高级抖动分析高级功率分析 CAN/LIN/FlexRay 解码 CXPI 解码eSPI 解码EtherCAT 解码以太网解码 eUSB2 解码 I2C/SPI 解码 I2S/LJ/RJ/TDM 解码 I3C 解码IMDA 分析 IMDA DQ0 测量曼彻斯特解码 MDIO 解码 MIL-STD-1553/ARINC 429 解码 MIPI C-PHY 解码 MIPI D-PHY (CSI/DSI) 解码 NRZ 解码 PSI5 解码 RS-232/422/485/UART 解码 SDLC 解码 SENT 解码SMBus 解码 Spacewire 解码 SPMI 解码 SVID 解码 USB 2.0 解码用户自定义过滤器

1 线解码 2.5 和 5GBASE-T 一致性 8b10b 解码 10BASE-T1L 一致性 10BASE-T1S 一致性 10GBASE-T 一致性高级抖动分析高级功率分析汽车以太网一致性 CAN/LIN/FlexRay 解码 CXPI 分析 DDR3/LPDDR3 分析 eSPI 解码EtherCAT 解码以太网一致性以太网解码eUSB2 解码 I2C/SPI 解码 I2S/LJ/RJ/TDM 解码 I3C 解码 IMDA 分析 IMDA DQ0 测量 IMDA 机械测量曼彻斯特解码 MDIO 解码 MIL-STD-1553/ARINC 429 解码 MIPI D-PHY 1.2 一致性 MIPI D-PHY 2.1 一致性 MIPI C-PHY 2.0 (CSI/DSI) 解码 MIPI D-PHY (CSI/DSI) 解码 NFC 解码 NRZ 解码 PSI5 解码 RS-232/422/485/UART 解码 SDLC 解码 SENT 解码SMBus 解码 Spacewire 解码 SPMI 解码 SVID 解码 USB 2.0 解码 USB 2.0 一致性用户自定义过滤器矢量信号分析宽禁带双脉冲测试

MIPI® D-PHY 测试 (D-PHY)、DDR 内存总线分析 (DDRA)、DPOJET 抖动和眼图分析 (DJA)、DisplayPort 1.2 源测试自动化 (DP12)、以太网一致性测试解决方案 (ET3)、HDMI 一致性测试解决方案 (HT3)、HSIC 电气验证和协议解码 (HSIC)、MHL 高级分析和一致性测试 (MHD)、MOST 电气一致性和调试 (MOST)、MIPI M-PHY 发射机调试、检定和一致性测试 (M-PHY)、PCI Express 发射机一致性和调试 (PCE3)、SAS 12 Gb/s 测试 (SAS3)、串行数据链路分析解决方案软件（SLE、SLA）、SFP 一致性和调试 (SFP-TX)、SignalVu 矢量信号分析软件 (SVE)、Thunderbolt TX 一致性测试 (TBT-TX)、USB 2.0 一致性测试解决方案 (USB)、USB 3.0 发射机测试 (USB3)

DPOJET 抖动和眼图分析 (DJA)、串行数据链路分析可视化工具 (SDLA64)、SignalVu 矢量信号分析 (SVE)

光学 PAM4 (PAM4-O)

CAN/LIN 解码FlexRay 解码I2C/SPI 解码I2S/LJ/RJ/TDM 解码极限和模板测试功率分析MIL-STD-1553 解码RS-232/422/485/UART 解码USB 解码

CAN/LIN 解码CAN/LIN/FlexRay 解码以太网解码I2C/SPI 解码I2S/LJ/RJ/TDM 解码HDTV 视频极限和模板测试MIL-STD-1553 解码功率分析RS-232/422/485/UART 解码USB 解码

垂直精度

±2.0%

±1.5%

±1%

±2%

±1.5%

自动化测量

32 和 FFT 功能用于深入波形分析

应用模块个数范围

上升时间

7.0 ns - 2.1 ns

3.5ns~5ns

5 ns 至 950 ps（70MHz 至 500MHz）

4000 ps 至 400 ps（100 MHz 至 1 GHz）

2.3 ns 至 450 ps（200 MHz 至 1.5 GHz）

175 ps - 1 ns

350 ps

400 ps - 40 ps (1 GHz - 10 GHz)

9 ps - 98 ps

<6ps - 13ps

取决于采样模块

400 ps - 4 ns

175 ps - 3.5 ns

显示

7 英寸（178 毫米）WVGA 彩色显示屏

9 英寸 TFT WVGA

10.1 英寸，1280 x 800

11.6 英寸，1920 x 1080 高清

13.3 英寸，1920 x 1080 高清

15.6 英寸，1920x1080 高清

12.1 英寸（308 毫米），彩色

6.5 英寸（165 毫米），彩色

9 英寸（229 毫米），彩色

10.4 英寸（264 毫米），彩色

保修

5 年保修

5 年

1 年

3 年

1 年

3 年

1 年

一年保修

3 年

SA 实时捕获带宽

1 GHz（可选），3 GHz（可选）

频谱视图：312.5 MHz，500 MHz（可选）

频谱视图：1.25 GHz，2 GHz（可选）

最高 3 GHz

最高 3.75 Ghz

起价

US $514

US $1,690

US $2,020

US $5,020

US $10,000

US $21,600

US $39,300

US $8,000

US $13,000

了解我们的示波器产品。从日常台式示波器到实时高性能示波器。

台式示波器

混合域和混合信号示波器

高性能实时示波器

汽车示波器

示波器探头和附件

大量的泰克探头和附件供您选择，全部都能与业界领先的示波器完美匹配。超过 100 种选择，您会找到特定测试应用中所需的示波器探头。

电流探头

高带宽和灵敏度。通过安全认证。

低压差分探头

为串行总线 PHY 测量提供信号保真度。

高压差分探头

业内领先的性能，高达 6000V。通过安全认证。

IsoVu 光隔离探头

探测系统可以在出现共模信号或噪声情况下进行高分辨率测量。

无源探头

高带宽、低探头负载。

为滑轨探头供电

功率导轨探头具有低噪声、低负载、高带宽和高直流偏移等特征，专用于电源完整性测量。

查看更多探头和附件

示波器软件

我们拥有超过 30 款软件包，在您的示波器中添加一款软件包，分析具挑战性的系统设计。

查看更多选件

示波器分析软件

使用泰克软件自动执行测试、简化执行并加快富挑战系统设计的评估。了解我们示波器软件包的更多信息。

Keithley KickStart 软件

无需复杂编程，几分钟内即可开始测量。执行 I-V 检定等。

查看更多选件

示波器应用场合

电磁兼容性测试 (EMC)

汽车以太网测试

能效测试

示波器学习中心

了解如何使用示波器，并如何用示波器搭配其他仪器来排除系统异常、提供测量见解、探测。

入门手册

示波器基础知识和基本原理

在本综合入门手册中，您可以获得了解有关示波器基本原理、类型、系统、设置和使用所需的所有知识。

解决方案简介

使用示波器和函数发生器进行电容和电感测量

通过真实场景示例了解有关阻抗、阻抗测量方法、测量范围等的更多信息。

应用指南

Spectrum View（频谱视图）：示波器频域分析新方法

了解 Spectrum View 分析如何实现独立优化时域和频域显示，以提供重要见解。

应用指南

示波器探头如何影响测量

了解示波器探头如何在测试点改变正在测量的信号，以及搜寻何种探测规格以最大程度地减小探测效果。

了解详情

示波器FAQs

什么是示波器?

示波器，用图形显示电信号，并显示它们随时间的变化情况。了解更多示波器是如何工作的，以及关于它们的用途和示波器的类型

示波器是用来做什么的?

工程师使用示波器来设计、制造或修理电子设备，以验证设备是否正常工作。

示波器是如何工作的?

示波器可以重建电信号用三个系统：垂直、水平和触发一起工作来收集电信号的信息，这样示波器就可以图形化地显示这些信号。

示波器如何测量电压?

示波器测量电压波通过传感器捕获振动或温度等物理现象，或电流或功率等电子现象。示波器将信号转换成波形并以图形形式显示出来，横轴表示时间，纵轴表示电压。

示波器能测量什么?

示波器测量电压波，但它也可以用来测量电流，电阻，声音，电容，频率等。

示波器如何测量频率?

大多数示波器会自动测量频率但是你也可以使用一个简单的方程(频率=1/周期)和你的示波器上的水平刻度手动测量频率。

示波器如何测量电流?

你可以用一台示波器来测量电流通过测量并联电阻上的电压降或使用电流探针。

示波器有哪些不同类型?

主要有两种类型的示波器: 模拟计算机和数字计算机两种。目前大多数工程师使用数字示波器，它分为五类:数字存储示波器、数字荧光粉示波器、混合信号示波器、混合域示波器和数字采样示波器。

什么是混合信号示波器?

混合信号示波器是一种用于捕获、显示和比较模拟和数字信号的数字存储示波器。

什么是混合域示波器?

就像混合信号示波器, 混合域示波器测量模拟和数字信号，但有内置频谱分析仪，同样也允许工程师进行射频(RF)测量。

如何使用示波器

学习基本的设置和如何使用示波器以及基本的测量技术与我们的示波器如何操作指南。

如何挑选示波器

在购买示波器时要考虑很多因素。在我们的指南中了解更多如何为你的应用挑选示波器

谁需要使用示波器?

科学家、工程师、物理学家、医学研究人员、汽车机械师、维修技师和教育工作者使用示波器来观察信号随时间的变化。这台功能强大的仪器有很多用途。

“我们找不到能够进行测量的设备，例如，高端选通源电压。实际上，在当今存在更高频率的共模电压的情况下，大多数差分信号均无法得到准确测量。泰克闪亮登场。”

摩德纳雷焦艾米利亚大学 (UniMoRe) 教授 Giovanni Franceschini

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电子行业博客 > 基本的示波器探头维修：更换损坏的探头针

基本的示波器探头维修：更换损坏的探头针

作者： Art Pini

2022-06-28

标签

工程

诊断

测试 - 工具和其它产品

您的实验室中有多少个损坏的示波器探头？在这些探头中，有多少是探头针断裂或损坏的？我敢打赌这种情况占很大比例。探头针损坏是示波器探头故障的首要原因。原因很容易理解。探测时，无论是试图突破阻焊层还是在处理示波器控制装置时保持与印刷电路板（PC 板）上的接触，都会在探头针上施加很大的压力，而我们则会忘记实际上施加了多大压力。典型情况是这样的：探头悬挂在示波器上，尖头向下放在地板上，然后一不小心被人踩到。噗，探头断了。

幸运的是，大多数尖头断裂或弯曲的示波器探头都可以轻松修复。探头供应商通常会在探头配件包中提供替换针。如果需要多个探头针，也可以通过 DigiKey 购买用于各种探头型号的探头针。

常用的探头针有两种类型，即压合针或带螺纹基体的针。压合针带有刚性基体，或者采用弹簧式。下面介绍一些常见的探头及其所用的探头针，以及如何更换探头针。

首先介绍一种常见的第三方替换探头，即 Cal Test Electronics 的 CT2674A。这是一种可切换的 1:1 或 10:1 无源探头，带宽为 100 MHz（图 1）。

图 1：图中所示的 CT2674A 探头及随附的配件，包括替换螺纹尖头。（图片来源：Cal Test Electronics）

该尖头带有螺纹黑色塑料基体，对应的 Cal Test Electronics 产品号为 CT2711A-0（图 2）。

图 2：图示为 CT2674A 探头的黑色螺纹替换针。另有灰色可选。（图片来源：Cal Test Electronics）

螺纹基体探头针是最容易更换的类型；用手指抓住针体并按逆时针转动以卸下右螺纹针体，然后将旧针从探头上取下。将替换针按顺时针方向旋入探头（图 3）。

图 3：逆时针转动损坏的针体，可以卸下螺纹基体探头针。按顺时针方向旋转，插入并拧紧替换针。（图片来源：Art Pini）

切记，这些是塑料部件，应该用手拧紧。请勿使用钳子或其他工具，否则可能会导致塑料螺纹脱落。

Teledyne LeCroy 的 PP007-WR-1 是一种 500 MHz 的 10:1 无源探头，使用的是按压针。如前所述，探头针有两种类型。PP007-004 是一种刚性基体探头针，而 PP007-005 是弹簧式探头针（图 4）。

图 4：刚性基体和弹簧式探头针的示例。（图片来源：Teledyne LeCroy）

两种探头针的直径均为 0.5 mm (0.0197 in)，可插入探头基体的插口。

对于损坏的探头尖头，可以用一把尖嘴钳夹住针的最宽部分，沿着针的长轴轻轻拉动，直至从插口中拉出即可取下（图 5）。

图 5：沿 PP007-WR-1 探头针的长轴拉出针，将其取下。（图片来源：Art Pini）

插入替换针时，用尖嘴钳夹住针的肩形部位并轻轻将其推入探头插口，直至触底。

探头针更换后，应检查探头是否正常工作，并根据探头或示波器的用户手册进行低频补偿。这样，全部工作就完成了。

总结

就示波器尖头而言，应预防为主，维修为辅。但是，无论是由于过度频繁探测还是因意外“脚”踩，探头尖的损坏都是不可避免的，好在探头尖很容易更换。经过快速补偿检查后，示波器就可以恢复正常运行。

关于此作者

Arthur (Art) Pini 是 DigiKey 的特约作者。他拥有纽约城市学院的电气工程学士学位和纽约城市大学的电气工程硕士学位。Art 在电子领域拥有超过 50 年的经验，曾在 Teledyne LeCroy、Summation、Wavetek 和 Nicolet Scientific 担任重要工程和营销职位。Art 对测量技术很感兴趣，在示波器、频谱分析仪、任意波形发生器、数字化仪和功率计方面有着丰富的经验。