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对于曾经操作过示波器的人而言，几乎每个人都使用过一两次示波器探头。有些人的使用体验很好，而有些人的感受却不尽如人意，而这可能是他们自身操作的结果。普科科技PRBTEK给大家分享一下有关示波器探头的 11 个误解，看看你中招了吗？

误解1. 100 MHz 的“信号”，使用 100 MHz 的示波器探头。

示波器探头带宽与配合它们使用的示波器带宽采用相同的方法进行规定，即产品响应的 -3dB 点。举例来说，如果使用 100 MHz 带宽的探头测量 100 MHz 1Vpp 正弦波，那么探头输出将显示正弦波 0.7 Vpp 的幅度。因此，100 MHz 的探头并不适合测量 100 MHz 的信号。常规的经验是，使用具有 3 倍至 5 倍时钟频率或数字系统中触发率最快的探头来进行测量。这样就具备了捕获时钟或数字信号基频的第三或第五谐波的能力，使得示波器屏幕上的信号能更准确地表示具有方形边缘的真实信号。另一个有用的规则是 BW*Tr=0.35（针对 10-90 Tr）。使用此规则可以确定测量给定的上升时间所需的带宽， 也可以用于确定具有特定带宽的探头所能测量的最快边缘。

误解2. 只有高带宽测量才需要有源探头

有源探头的低负载是它们常被忽视的优势。每当探头与目标发生接触时，探头变成它所测量的电路的一部分。探头与电路之间的这种紧密接触效应称为探头负载。负载越大，对被测信号带来的探头干扰就越多。探头制造商对探头的输入电阻和电容做出了规定。典型的 500 MHz 无源探头为并联 10 MΩ，电容 9.5 pf；而典型的 1 GHz 有源探头为并联 1 MΩ，电容 1 pf。在直流中，对于被测电路而言，无源探头看起来像是一个 10 MΩ 的对地阻抗，而有源探头将为 1 MΩ。两者都是非常大的阻抗，这意味着在低频率信号上没有明显的影响。在较高频率下，探头电容将会对被测电路产生不利影响。例如， 在 75 MHz 的频率下，无源探头电容将呈现 150 Ω 的对地阻抗，而有源探头电容将呈现2.5 KΩ 的对地阻抗。有源探头的较小电容将导致 10 kHz 以上交流信号含量的负载较无源探头少。

误解3. 所有示波器探头的衰减比均为 10:1。

探头会使被测信号衰减，这样呈现给示波器的信号就不会超过示波器的输入范围。较大衰减比如 10:1、50:1、100:1 等，用于测量较高的电压，而小衰减比如 2:1 和 1:1，适用于较低的电压。测量系统的噪声（示波器噪声加探头噪声）会使得探头衰减比成正比增加。在选择探头时，这是一个重要的考虑因素。10:1 的无源探头和 1:1 的无源探头都可以用于测量 1Vpp 的典型信号，但 1:1 的无源探头会带来更有利的信噪比。

误解4. 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，zui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。

误解5. 接地就是接地

这一说法不言而喻，但对示波器探头而言，这可能并不确切。探头的接地方式会出现错误。探头的接地引线具有电感属性，它的阻抗随着频率的增加而增加。探头接地引线越长， 其电感越大，频率也越低，在低频率下阻抗会出现问题。沿着探头的屏蔽向下返回的电流会遇到此阻抗。这会使得探头带宽降低，造成可观察到的信号振铃。此外，接地引线越长，引线造成的环路越大，它也变成拾取杂散噪声的更大天线。zui好是始终采用尽可能短的接地连接。

误解6. 使用电流探头和电压探头测量功率

功率= 电压* 电流，因此，上述观点似乎合理。实际上，它的错误在于，这个说法不完整。为了使用示波器准确地测量功率，电压探头和电流探头需要进行偏差校正。电压探头和电流探头的电气长度通常不一样。这是由电缆长度和设备延迟所造成，使得两个探头的信号在不同的时间到达示波器。其结果是，对于像切换模式电源这样的系统而言，电压和电流动态变化，导致电压乘以电流的乘积不正确。对探头进行偏差校正可以去除两个探头之间的信号传输时间差异并纠正错误。关于示波器探头使用的文献将包含这一过程的详细信息，它通常需要对已知信号进行探测，例如制造商随同探头一起提供的偏差校正夹具， 并通过在示波器上调整通道延迟来将其在时间上对准。许多示波器具有内置的偏差校正操作功能，能在探测到校准信号时自动执行时间对准。

误解7. 使用隔直 / 交流耦合来消除直流

很多时候，待分析的有用信号是交流信号，位于相对较大的直流信号顶部。测量直流电源的纹波和噪声就是一个常见的例子。“老派”的方法是将一个大电容与探头串联，隔离掉直流分量，使信号能够在屏幕上居中，并放大用于分析。另一种更好的方法是利用具有“探头偏置”能力的探头，如 N7020A 电源探头。探头偏置位于示波器和探头向探头内注入调零电压之处，zui好位于探头的大电阻值探针电阻器后方。使用探头偏置的优势是只消除了直流。使用隔直时，低频内容也被滤除。在直流电源上测量纹波和噪声时，隔直可以滤除低频电源漂移和供电变化。探头偏置的另一个优势是，用户调整接入偏置，示波器知道消除了多少直流，并能显示此信息，以及在运算或自动测量中使用。

误解8. 不要把示波器探头放在温箱内。

曾几何时，这种说法并没有错误。但是，现在有多种高温选项提供给用户。例如，是德科技提供一系列电压和电流探头，可以在温箱内使用，其工作温度范围为 -50° C 到 +150° C。除了高温能力之外，这些探头还具有更长的电缆，这样他们可以温箱内部连接到测试设备所在的温箱外部。

误解9. 电流探测器在测量“小”电流时不起作用。

许多示波器电流探头用户在试图测量小电流（1-50mA）时曾有过不愉快经历，他们发现不同测量的电流探头偏差比被测电流大。这是由于多种因素造成的，如穿过探头的引线的位置变化、探头的热漂移、残余磁化强度或用于测量电流的导线环路中的外部信号耦合。针对非常小的电流（uA 及以下）的测量，有一种新型的电流探头，如 N2820A 高灵敏度电流探头。这种探头没有采用之前的磁场感应方法，而是依赖欧姆定律。这种差分电压探头能测量由 1mΩ 到 1MΩ 的感应电阻器的电压，并在示波器上显示电流测量结果。这种方法能消除前文提及的错误源，使得用户能够用示波器精确地测量非常小的电流。

误解10. 驱动示波器的同时不能使用两个探头

有一份来自探头制造商的产品介绍还没有进行公开，这份产品介绍关乎探头支架和探头定位器，因此往往被忽视。这些方便的附件可以为用户提供协助，使得用户能在探测多个位置的同时操作示波器。它们具有不同的复杂性，有些是简单的双脚架，与探头相连形成稳定的三脚架，探头成为第三只“脚”；有些是具有多轴、可无限定位的支架，位于能对水平目标和垂直目标进行探测的方位。

误解11. 探测现代高密度目标很难

高密度目标的探测并不像很多用户认为的那么困难。探头制造商始终致力于打造新的附件或探头产品线，以期使高密度目标的探测更为容易。他们缩小了新无源探头的直径， 使其更容易捕获目标；在某些情况下，他们给有源探头增加前灯用来照亮目标。甚至还出现了一种新型的磁性探头 N2851A，用户可以将一个小探头连接点焊接到目标上，探头与探测部位相连，由探头内的小磁铁固定就位。如此一来，通过移动磁铁， 探头就可以很容易地从一个位置移动到另一个位置。

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示波器探头对测量结果的准确性以及正确性至关重要，它是连接被测电路与示波器输入端的电子部件。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。

几乎所有示波器都标配了10X衰减无源探头，因为这种探头是在多种应用中进行测量的佳选择。为覆盖范围广泛的应用，通用探头的带宽一般在DC-500MHz，一般能够测量几百伏的电压。进行低压测量的用户通常会落入使用示波器标配10X探头的陷阱——后得到的结果并不准确，因为10X无源探头在毫伏级的低压范围内并不能准确地进行测量。

在进行低压测量时，必需考虑示波器的灵敏度、探头衰减、系统噪声、探头接地、探头输入阻抗、AC耦合、探头偏置和探头带宽。

大化示波器的垂直灵敏度

垂直灵敏度表明了示波器垂直放大器能把信号放大到多大。在大多数泰克示波器上，在没有连接探头的情况下，Z灵敏的垂直设置是1mV/格。如图1所示，在连接2X探头时(通道1)，测量系统的最小垂直标度因数是2mV/格；在连接10X探头时(通道2)，最小的垂直标度因数是10mV/格。

图1：2X探头(CH1)和10X探头(CH2)最低的系统垂直分辨率

许多泰克示波器有10个竖格。在10mV/格设置的系统中使用10X探头时，100mV信号会把屏幕填满(10mV/格×10格)。我们仍使用10mV作为低压测量实例。在使用10X衰减探头时，把示波器通道调节到最小垂直标度10mV/格，这个信号在屏幕上只跨过了1个竖格。这个实例在图2中显示为通道2上的蓝色轨迹。但是，在使用2X探头测量同样这个10mV信号时，它将跨过5个竖格，因为这条通道的垂直灵敏度可以调节到2mV/格。图2也显示了使用2X衰减进行的10mV测量，如图2上的黄色轨迹所示。

图2：探头(CH1)和10X探头(CH2)进行的10mV测量

用户应一直设置“V/格”，以便信号几乎填满整个屏幕。否则，就不能更详细地查看信号，示波器数字化器便得不到全面的利用。在上面的10mV测量实例中，在连接10X衰减探头时，我们只利用了示波器数字化器十分之一的处理能力，因为信号在屏幕上只跨过了1个竖格。在2X衰减探头时，信号能够跨过5个竖格，现在利用了数字化器一半的处理能力。利用的数字化器处理能力越强，捕获的信号分辨率越高。

改善测量系统的信噪比

探头的衰减因数(即1X、10X、100X)是探头使示波器输入信号幅度降低的量。1X探头没有降低或衰减输入信号，而10X探头则会在示波器输入上把输入信号降低到信号幅度的1/10。如图3所示，输入电压到达示波器输入，除以探头的衰减因数，表示为VIN除以衰减。

图3：输入信号、探头衰减和随机噪声

探头衰减扩大了示波器的测量范围，可以测量更大幅度的信号。但是，在测量低压信号时，探头使信号衰减，然后示波器放大信号，导致信噪比下降。信噪比公式(SNR)为：

其中，Attenuation为探头的衰减因数；VNoise一般用示波器产品技术资料中的随机噪声表示。

将此处和以下两式中的“SRN”改为“SNR”

为使用公式1，必须确定VIN和VNoise。例如，如果在低压测量中为VIN分配的值为10mV，那么示波器的设置为1mV/格，而不管探头衰减是多少；又例如，示波器的随机噪声指标为150uV+8%的“V/格”设置，在1mV/格设置下，VNoise为230uV。使用这些VIN、VNoise和探头衰减值，可计算出10X探头和2X探头的SNR：

使用10X探头计算SNR：

使用2X探头计算SNR：

在10mV测量中，2X探头的信噪比为21.7:1；10X探头的信噪比为4.3:1。很明显，衰减较低的探头提高了测量系统的信噪比，因此，这种探头更适合进行低压测量。

谨慎使用长地线，特别是在变压器和开关单元附近

长地线非常方便，因为用户只需连接接地一次，便可在地线范围内探测多个测试点。但是，任何一条导线都会分发电感，分发的电感会对AC信号做出反应。信号频率越高，对AC电流流动的阻碍性越大。地线的电感与探头输入电容相互作用，在某个频率上将导致振铃。下面的公式描述了振铃频率：

其中：f是振铃频率；L是探头接地解决方案引起的电感；C是探头的输入电容。

这个振铃是不可避免的，可能表现为幅度衰落的正弦曲线。在地线长度提高时，电感会提高，测得信号将在较低的频率上振铃。通过限制探头的接地长度或选择输入电容较低的探头，可以降低振铃的影响。

改善振铃频率的一个简单的解决方案是使用一条较短的地线，如短接地弹簧。图4左侧显示了采用短接地弹簧的探头图片。通过使用短接地弹簧，电感降低，C值下降，便能把电感振铃推过关心的频率范围。

电感量最低、同时又能获得安全接地连接的接地解决方案，是安装在探头尖端机箱上的测试插座(泰克部件编号131-4210-00)，如图4右侧所示。插座可以插入用户的测试电路板中，把地线长度缩短到接近于零。

地线还可以作为衰减器或环路，引起电容和磁性耦合效应。缩短地线长度还有一个好处，就是减少受到变压器和开关器件附近的放射性辐射。如果要求较长的地线，那么用户应注意，不要把地线放在变压器或者开关器件附近。

使用高输入阻抗的探头

在把探头插入电路时，探头会对被测电路产生一定的影响。探头拥有电阻单元、电感单元和电容单元，可以想象，如果电阻器、电容器或电感器被插在测量点上，那么，它会改变电路的特点。用户应该了解探头的输入阻抗指标，以使探头负荷的影响达到最小。

使用示波器的AC耦合功能，或调节探头偏置

一个测量挑战是测量位于DC信号顶部的低压AC信号。有多种选项可以帮助用户把重点放在信号的AC部分。在使用有源探头时，用户应使用探头的偏置控制功能——可以使用探头偏置，去掉探头放大器中的DC成分。

在使用低衰减无源探头观察这些类型的AC信号时，用户应使用示波器上的AC耦合功能封锁DC成分，只显示AC信号。

使用拥有充足带宽的探头

在选择拥有足够带宽的探头时，经验法则是：探头带宽应该是被测信号带宽的五倍。在评估简单的信号(如正弦波)和检定频域中发生的事件时，带宽是一个有效的指标。

哪些探头适合进行低压测量？

进行低压测量的最佳探头是有源探头或差分探头(如泰克TDP1500差分探头)，其可以选择1X和10X衰减范围。在1X设置下，这些探头不会降低或是衰减信号，得到的测量结果SNR更高，分辨率也更高。共模抑制功能是使差分探头成为低压测量(如纹波)最佳选择的功能之一。共模抑制允许探头抑制两个探头输入上共同的信号，如变压器或开关模式可能发生的耦合。有源探头和差分探头一般还拥有较高的带宽和较低的探头负荷效应。

泰克TPP0502提供了一种性能优异且成本较低的备选方案。TPP0502同时拥有无源探头的优点和有源探头的优点：坚固耐用、性能高、成本较低。除2X低衰减范围外，TPP0502在探头尖端提供了高带宽(500MHz)、大动态范围(300V CAT II)和高输入阻抗，主打指标为2MΩ和12.7pF。由于500MHz带宽，TPP0502提供的性能明显要优于业内其它低衰减无源探头，后者最大可以提供25MHz的带宽。探头带宽有限会导致用户漏掉可能影响被测信号的频率成分。

在进行低压测量时，必需评估探头，考察探头的衰减和输入阻抗指标。有源探头或差分探头(如TAP1500和TDP1500)是最高效的低压测量探头，泰克TPP0502则提供了一种经济的通用低衰减无源探头，在准确进行低压测量方面也有非常强的能力。

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       要想获得示波器的ZJ性能, prbtek提醒您根据应用使用正确的探头 ；

       选择ZJ的探头，可确保您轻松访问信号并获得可靠的测量结果。

无源探头

       当您需要进行高压测量时，您可选择使用非常坚固、经济的探头。

有源探头

       这些单端或差分探头可通过较低的信号负载处理较高的带宽。单端有源探头具有低探头负载，通常适用于接地参考和高速信号测量。借助低负载，单端探头可用于不适合使用无源探头 (将会过载) 的高阻抗、高频率的电路。差分探头通过差分放大器来提取两个输入信号并构成一个差分信号，然后在示波器单通道上进行信号测量，从而让您使用以接地为参考的标准示波器来测量不以接地作为参考的信号。

电流探头

       PRBTEK提供了广泛的交流 / 直流电流探头，可覆盖 50 uA 至 500 A 的输入范围。专为小电流信号探测而设计的全新低噪声探头系列可以让工程师查看和分析小电流信号，以降低测量噪声。N2820A/21A 交流/直流电流探头具有业界ZG的灵敏度，可覆盖ZD 50 uA 至ZG 5 A 的电流范围。

探头附件

       与细微间距的器件、表面封装集成电路和 DDR 球形栅格阵列等元器件进行连接是非常困难的。探头附件使连接变得简单、轻松。

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