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       在示波器的应用中，常用的是电压测试。对于电流测试，示波器通常需要购买电流探头。

       电流探头，可以用来测量流过导线的电流，是根据法拉第原理设计的测量导线中干扰电流信号的磁环。实质上，它是一个匝数为1的变压器。电流探头分为交流/直流电流探头和交流电流探头。电流探头前者可以测量直流和交流电流，而后者只能测量交流电流。

       有人可能会说万用表无法测量？当然，万用表可以测量电流。然而，有几个问题：

       1、由于万用表响应速度慢，难以实时检测出变化的电流。

       2、万用表在很长时间内不能记录测试结果，但更好的仪表可以记录较大值和较小值。重要的是万用表看不到电流变化的过程。很多时候，我们想看到的是变化的过程，而不仅仅是结果。

       用每两个检波器测量电阻两端的电压V1和V2，然后用示波器的计算函数实时计算V=V1和V2=V/R，只要环境发生剧烈变化，例如R可以看作常数，那么我就随V线性变化，所以V的变化反映了电流的变化。

       示波器测试PCBMOS管的功率、电压和电流的损耗和来源。波形的电压源是VS，紫色波形。利用示波器波形计算漏极电压VD、黄色厚度。绿色波形是由有源电流探针测量的漏源电流ISD。比较ISD和VSD的波形，我们可以看到它们的变化过程是非常相似的。用3.6AVsd计算，用有源电流探头测得的峰值ISD约为0.43V，用万用表测得的线路电阻约为0.15。因此，电位差法测得的峰值电流约为0.43V≤0.15≤2.87，与有源电流探针不同。当然，这与MOS管、万用表、示波器等不同状态下的无源传感器的电阻不同。但我们关心的是，用这种方法测试当前的变化过程是完全可行的。

       通过观察当前的变化，经验丰富的工程师可能会问一个问题：在用普通探头进行测试时，如何解决共模拒绝比(CMRR)？这是一个实际问题，但正如我们前面提到的，这一办法的主要目的是向我们展示目前的变革进程。在各种因素的影响下，用该方法测的电流一定不如专用有源电流探头准确。此外，还需要一个主动差分探针来解决CMRR问题。然而，VS-VD具有消除某些信号干扰的优点。此外，还可以看出，单点电压VS或VD的变化与ISD的变化不同，因此不要落入用单点电压变化来估计电流变化的陷阱。

       以上为普科科技PRBTEK为您分享电源电压测试所用到的电流探头，如果您在使用过程中有什么问题，欢迎访问普科科技PRBTEK官网www.prbtek.com。

       在示波器的应用中，常用的是电压测试。对于电流测试，示波器通常需要购买电流探头。

       电流探头，可以用来测量流过导线的电流，是根据法拉第原理设计的测量导线中干扰电流信号的磁环。实质上，它是一个匝数为1的变压器。电流探头分为交流/直流电流探头和交流电流探头。电流探头前者可以测量直流和交流电流，而后者只能测量交流电流。

      有人可能会说万用表无法测量？当然，万用表可以测量电流。然而，有几个问题：

      1、由于万用表响应速度慢，难以实时检测出变化的电流。

       2、万用表在很长时间内不能记录测试结果，但更好的仪表可以记录较大值和较小值。重要的是万用表看不到电流变化的过程。很多时候，我们想看到的是变化的过程，而不仅仅是结果。

       用每两个检波器测量电阻两端的电压V1和V2，然后用示波器的计算函数实时计算V=V1和V2=V/R，只要环境发生剧烈变化，例如R可以看作常数，那么我就随V线性变化，所以V的变化反映了电流的变化。

       示波器测试PCBMOS管的功率、电压和电流的损耗和来源。波形的电压源是VS，紫色波形。利用示波器波形计算漏极电压VD、黄色厚度。绿色波形是由有源电流探针测量的漏源电流ISD。比较ISD和VSD的波形，我们可以看到它们的变化过程是非常相似的。用3.6AVsd计算，用有源电流探头测得的峰值ISD约为0.43V，用万用表测得的线路电阻约为0.15。因此，电位差法测得的峰值电流约为0.43V≤0.15≤2.87，与有源电流探针不同。当然，这与MOS管、万用表、示波器等不同状态下的无源传感器的电阻不同。但我们关心的是，用这种方法测试当前的变化过程是完全可行的。

       通过观察当前的变化，经验丰富的工程师可能会问一个问题：在用普通探头进行测试时，如何解决共模拒绝比(CMRR)？这是一个实际问题，但正如我们前面提到的，这一办法的主要目的是向我们展示目前的变革进程。在各种因素的影响下，用该方法测的电流一定不如专用有源电流探头准确。此外，还需要一个主动差分探针来解决CMRR问题。然而，VS-VD具有消除某些信号干扰的优点。此外，还可以看出，单点电压VS或VD的变化与ISD的变化不同，因此不要落入用单点电压变化来估计电流变化的陷阱。

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      电流探头有三种：高频电流探头、低频电流探头和互感线圈。

      高频电流探头采用SMT大规模集成电路，结构坚固可靠，不易损坏，主要用于测量频率在20K以上的信号，具有高带宽、低电流的特点。利用电磁感应原理，采用磁电传感器进行检测，高频电流探头相对成本高，工艺复杂。

      高频电流探头的特点包括：高带宽，能准确、快速地捕获电流波形；高精度，在电流测量范围内，精度可达1%以上，可满足大多数测试领域的需要；可选择两个测量范围，便于小电流测量；自动消磁调零功能，使用方便；声光过流报警功能，提醒范围切换；电子按键设计，寿命更长的标准BNC输出接口，可与任何厂家示波器相匹配。

      低频电流探头采用霍尔传感器，具有自动调零功能，使用方便；配有电源和电池低压报警指示器，过载报警声音；可使用电池电源或外部电源使测量更加方便；BNC输出接口准确，与示波器等设备连接方便，可利用BNC双香蕉插头连接万用表测量交直流电流。它主要用于1K以下信号的测量。低频电流探头具有电流范围大的特点。互感线圈主要用于测量交流的大电流，具有测量范围大、误差大的优点。

      电流探针测量电子在导线内运动产生的磁场。在电流探头的范围内，将导线周围的磁通场转换为线性电压输出，可在示波器或其他测量仪器上显示和分析。磁通场可以通过绕探头芯(芯分离和固体芯)的导线完全缠绕来测量。芯探头非常方便，它们可以被夹在电线上而不必断开连接。固态电流互感器(Ct)是专为安装或半安装而设计的。它体积小，提供非常高的频率响应。它可以测量超快、低幅电流脉冲和交流信号。

       以上内容由普科科技PRBTEK整理，公司致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、逻辑探头、功率探头和光探头等，满足客户多样化测试需求，库存充足，价格合理。详情访问官网www.prbtek.com

       HCP8000 系列电流探头是一款能够同时测量直流和交流的高频电流探头。其特点包括：高带宽，可准确快速捕捉电流波形；高精度，在电流测量量程范围内，精度高达 1%，满足大部分测试领域的需要；两个 量程可供选择，方便小电流测量；自动消磁调零功能，使用方便；声光过流报警功能，提醒量程切换；电子轻触式按键设计，使用寿命更长；标准的 BNC 输出接口，可匹配任何厂家示波器。

       首先，PRBTEK为大家分享HCP8000系列在使用过程中要注意哪些？

       该机器的输出终端设置在内部，使用示波器时，请选择高输入电阻的（1MΩ）。若输入电阻为 50Ω， 则不能正确测量。

       确保被测电流不要超过ZD电流。超过额定值，磁芯会饱和。磁芯饱和会导致在饱和的过程中发生波 形部分被削掉，过大的冲击电流，甚至会导致磁芯无法正确消磁，需重新调零。

       插入电源后，本机器因自身发热等影响，有可能会有偏差，但大约 30 分钟后会基本稳定。

       变压器、大电路等强磁场，无线电等强电流靠近时，有可能导致无法正常测定。

       电压会因为周围温度等产生偏差，所以在连续测定时必须注意。

       有时被测电流的频率，会导致共振音的产生，这对测定没有影响。

       会因被测导体在传感器头内的位置不同而产生影响，请把被测导体调至传感器头内ZY位置。

       测定时把开关控制杆推至“unlock”标志消失为止。确认控制杆锁定，整体部分确实关闭。如果整体部分没有确实关闭的话，将不能正常测定。

       若在高频率领域，插入电路的高电位侧的话，有可能会受到噪音影响，必要时可限定波形观测器的频段，或请插入低电位侧。

       拔出输出端子时，请在解锁后，拔出连接器，未解锁硬拽或硬拉电缆的话，输出终端会受损。

       输入 BNC 端子以外的输入端子时，请注意输入端子的极性。

       持续ZD输入范围是由机体自身发热后温度上升形成的固定值，请不要输入超出该固定值的电流，可能会损害机器。

       持续ZD输入范围会因测定电流的频率不同而不同。超过ZD电流连续使用会导致探头烧毁。

       当持续输入超出ZD输入范围的电流时，会因传感器的发热，启动内部保护功能，变得不能正常输出。 请立即停止输入电流，需要充分冷却后，才能进入下一次的正常运作。

       如果在高温下，会因为内部过电流保护回路，通过持续ZD输入范围以下的测定电流使得保护回路运作。

       当连接输入超出ZD输入范围电流时，让保护功能频繁运作，有可能会损害机器。

       打开整体部分时，必须通过开关控制器进行操作。

       在锁住(LOCK)状态下，请不要按下图方向，往整体部分上施加压力。

       以上是PRBTEK为您讲述关于CP8000系列电流探头使用注意事项， PRBTEK建议工程师严格遵守以上安全注意事项，按照使用说明书规范操作，如不规范操作，有可能会损害机器的保护功能。如在使用电流探头过程中有任何问题，欢迎访问普科科技PRBTEK（www.prbtek.com）。

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,是示波器必不可少的附件。示波器电流探头是根据法拉第原理设计的用来测量导线中干扰电流信号的磁环，本质上是一个匝数为1的变压器，使用电流探头能够测量流经导线的电流大小。

　　虽然示波器电流探头只是一个小小的附件，但对于电子工程师来说，确实必不可少的，而且探头属于易耗品，很容易损坏。普科科技PRBTEK通过对损坏示波器电流探头的故障分析，发现容易损坏的探头部位大致有：

　　1.与电流放大器连接的电路板；

　　2.电流探头的磁环坏；

　　3.电流探头的磁环线圈；

　　4.电流探头的滑动夹子的外观损坏；

　　5.电缆线断路。

　　示波器电流探头损坏的原因，预防损坏的方法及使用说明上述五个部分损坏的原因可归纳如下：

　　1.电流放大器开电后，插拔电流探头而引起的电路板损坏。

　　切记不要带电插拔电流探头

　　2.磁环是易碎的材料，掉地或使用时用力过猛都容易使它破损。有损伤/损坏的磁环会造成测试不准或不能再测出电流。

　　使用时避免掉地或用力过猛

　　3.磁环线圈比较细，过流会导致线圈烧毁。

　　使用时避免负载过流

　　4.电流夹子不对齐，裂痕都会使测试不准或无法测出电流。注意，推动夹子过程要小心。

　　使用时电流夹子要对齐。注意，并在推动夹子过程时要小心

　　5.电缆线被太使劲拉、扭等会容易损坏

　　使用时电缆线不要太使劲拉、扭等。

　　上述所提供的操作方法，应该说比较简单，稍加注意，就能做到，但往往操作人员在紧张和忙碌的工作中容易疏忽,希望使用人员注意，减少示波器电流探头不必要的损坏。如果大家在使用示波器电流探头过程中有什么问题，欢迎咨询PBTEK探头学院。

电流探头作为示波器必不可少的附件之一，它的作用也是非要重要的。电流探头品牌也是五花八门，除了示波器标配的探头之外，很多厂家也研发了可以兼容市面主流示波器品牌的电流探头，知用电流探头作为国产电流探头中备受客户认可的一款，工程师在选型中要注意哪些问题呢？今天PRBTEK探头学院给大家总结了用户在选型中常遇到的问题，便于大家选型：

1.电流探头选型注意哪些参数？

答:主要考虑带宽，电流大小，精度，钳口直径

2.电流探头是否和不同厂家示波器通用？

答:电流探头标配BNC接口，可匹配任何厂家示波器

3.几个mA小电流如何测量？

答:目前CP8000系列电流探头有两个量程，测量小电流时选择低量程。 

 CP8030B/CP8030H的电流分辨率达到1mA。测量小电流时(几个mA),为了达到更高的精度,注意事项如下:

a. 测试前消磁调零，调零后，探头手柄位置不要随意变动,探头会受到地球磁场的干扰,造成1mA以内的偏移。

b. 如果被测电流频率不高,为了更好的观看波形，把示波器带宽限制到20MHz，排除不必要噪声的干扰。 

 c.可以把被测导线在探夹中多绕几圈，测得结果除以相应圈数即为实际电流值。

4.电流探头的带宽该如何选择？

答:探头的带宽都是指-3dB点处的频率，信号的被测频率和上升沿两个因素决定探头的带宽，选择时探头带宽至少是被测信号的2到3倍，且探头的上升时间要快于被测信号上升时间。

5.电流探头的电流大小如何选择？

答: 探头的被测电流大小和信号的频率有关系，选择时请参考说明书的相关曲线。

6.柔性电流探头9000系列的相关技术参数？

答:柔性电流探头CP9000S：探头直径（最小处）典型值25mm；CP9000：探头直径（最小处）典型值55mm；CP9000L：探头直径（最小处）典型值150mm。

如果大家在电流探头选型、使用过程中有什么问题，欢迎咨询普科科技PRBTEK官网。

AC电流探头是一款能够同时测量直流和交流的高频探头。

其特点包括：

1、高带宽，可准确快速捕捉电流波形；

2、高精度，在电流测量量程范围内，精度高达1%，满足大部分测试领域的需要；

3、两个量程可供选择，方便小电流测量；自动消磁调零功能，使用方便；

4、声光过流报警功能，提醒量程切换；

5、电子轻触式按键设计，使用寿命更长；

6、标准的BNC输出接口，可匹配任何厂家示波器。

目前示波器上的电流探头基本分成两类：即AC电流探头和AC/DC电流探头。

① AC电流探头常见的是无源探头，成本低，但不能处理直流分量；

② AC/DC电流探头通常是有源探头，分为低频探头和高频探头，低频探头常见的带宽在几百KHz以下，高频探头带宽一般在几MHz以上。

AC电流探头有无源的，也有有源的。

常见的无源AC探头，比如说电流环，电流探头前端有一个磁环，磁环上绕有线圈，使用时这个磁环套在被测的供电线上。

由于电流流过电线所产生的磁场就被这个磁环收集到，磁通量和电线上流过的电流成正比，磁环上的线圈产生相应比例关系的电流，经后级匹配电路转换成相应比例关系的电压。

无源AC探头的缺点是不能测量直流型号，且低频截止点通常在100Hz以上，优点是成本低。

无源AC探头根据嵌头结构可分为分芯和实芯的两种。分芯的嵌口可手动张开和关闭，优点是探头能够方便地卡到测量电流的导线上，在测量完成时，钳口可以打开，探头可以移到其它导线上；

缺点是高频响应速度比较慢。实芯AC无源探头的优点是响应速度比较快，高频带宽达到ns级别，甚至更高；缺点是被测电流一般比较小，通常在100A以下，测量时必须断开被测导线，把导线穿过转换器，然后重新把导线连接到电路上，才能进行测量。

有源的AC探头根据钳口常见形式分为两种：一种是普通的嵌式结构，另一种是柔性结构。普通的嵌式结构电流探头一般都使用强磁性材料制作的铁心，这种流过很大的一次电流，铁心很容易产生磁饱和，因此使得无法进行准确的测量；

柔性探头使用的是空芯型交流电流传感器，因此在大电流的情况下也不饱和，所以柔性探头一般用来测量大电流，而且只能测交流。

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公司目前致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、逻辑探头、功率探头和光探头等。

电源纹波是电源品质的重要指标之一，除了工程师外，普通用户也会关心纹波的大小。通常在实验室中示波器被用来测量电源纹波，但是具体操作流程存在随意性大，可复现性低等问题。接下来普科科技PRBTEK以实测演示对比来描述精通纹波测量需要掌握的技巧和注意要点，帮助用户实现纹波测量又快又准的目标。

一、电源纹波的概念

随着集成电路的发展进步，用电设备的电源电压越来越低。例如目前主流微处理器的供电电压已经低至1V左右，用于移动设备的LP-DDR系列存储器，供电电压也不超过1.8V。这些非常接近硅阈值电压的用电设备，对电源的品质也提出了越来越高的需求。除了电源工程师会关注电源品质外，普通用户在经受低质量电源困扰之后，也会通过不同手段来关注、改善电源的质量。例如在高保真（Hi-Fi）音响爱好者圈子里，就流传着 “火电力度大，水电解析力高，雅鲁藏布江的水电效果好” 等段子。更不乏为了改善电源质量，花重金购买一根昂贵的电源线材。Hi-Fi爱好者的部分观点和行为虽然缺乏足够的科学依据，但也从一个侧面可以反映出电源对用电设备的影响是举足轻重的。

电源品质中，一个比较重要的指标是电源纹波。电源纹波（ripple）通常认为是在直流电源输出中，叠加在直流分量上的并不需要的交流分量。这些交流分量通常是在交流转直流过程中，由于电路的局限性无法完全滤除不需要的频率分量而产生的。值得注意的是，虽然电池产生的电压在短时间内是固定不变的，并且原理上不存在纹波，但是对于使用电池供电的设备，我们仍然需要关注电源的纹波。一方面，随着电池容量的消耗，电压会逐渐降低，为了保证用电设备的输入电压恒定，电池的电压会经过DCDC转换器进行变换，此时会引入额外的交流分量。另一方面，用电设备对电压的需求不一致，一款消费级设备就会需要多个不同的电源轨，因此会引入多个电压转换器，进而产生不同的交流分量。

二、电源纹波的基本测量

这里以一个常见的Raspberry Pi Pico开发板的电源模块为例，介绍电源纹波测量的基本流程。

2.1Raspberry Pi Pico电源简介

Raspberry Pi Pico是一个小巧实用的MCU板子，供电由一颗来自RICHTEK的RT6150B完成，输出电压是3.3V，电路如图1所示。RT6150B是一个Buck-Boost转换器，因此输入电压既可以高于也可以低于3.3V。板子的供电来自USB接口的5V，实现的是降压转换。值得注意的是，RT6150B有一个Power Save Mode（PSM）。当芯片的7脚（PS）拉低时，PSM启用，芯片工作在PFM模式，效率较高，但是纹波也较高。当PS拉高时，PSM禁用，芯片工作在PWM模式，轻载时效率降低，但是纹波也较低。

图1：Raspberry Pi Pico的供电电路

实际测量时，我们通过软件控制PS拉低或拉高，从而使供电模式在PFM和PWM之间切换，进而对比二者的差异。测量点位方面，供电输出处有一颗电容C2，我们可以测量C2两端的电压来测量纹波。

2.2示波器设置

探头：纹波是叠加在电源直流分量上的一个交流电压分量，因此和普通电压信号测量比较类似，选择一个无源电压探头即可。如果探头上可以设置衰减，例如有1X和10X两个档位，需要设置到没有衰减，即1X的档位上。

探头接地线：拔掉。没错，去掉探头上所有的接地延长线，包括最常用的接地夹。探头的接地要使用接地弹簧。接地弹簧是无源探头的标准配件，可以用最短的路径就近接入板上的地线。

垂直通道：设置为AC耦合；带宽限制设置为20 MHz；本着先粗后细的原则，垂直刻度可以先设大一些，例如50mV/div；检查并确认探头的衰减正确设为了1X。图2是一个示波器垂直通道的设置示例。

图2：示波器垂直通道设置

时间刻度：本着先粗后细的原则，时间刻度可以先设大一些，例如1ms/div，待后续观察到信号后，再放大查看细节。

触发系统：由于使用AC耦合，触发电平可以设为0V，使用边沿触发即可。

2.3测量波形

使用上述配置，可以测得输出电容两端的交流电压如图3和图4所示。为了方便对比，2张图的垂直刻度都统一设置为了5mV/div。

我们不难发现，相比PWM模式，PFM模式下，电源的纹波是明显大的，这和datasheet的描述是一致的。

图3：PFM模式的纹波

图4：PWM模式的纹波

具体纹波的数值，可以通过数格子、光标或示波器的自动测量功能获取。

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市面上有很多种电流钳或电流探头可供选择，并且每个品种对应的型号也很多，那么我们应如何选择呢？我们应根据自身的需求，选择最合适的电流探头，应该既能满足要求，又能合乎预算。PRBTEK探头学院建议选择时注意以下六个问题：

1、您是测量直流电流还是交流电流？交流电流的频率多高？

2、您测量的峰值电流和最小电流有多大？即测量电流的范围。需要测量小电流，在保证精度的情况下选用低电流探头。

3、您测量细电缆还是粗电缆？这决定钳头的形状和钳口尺寸。

4、您需要电流探头的输出工作参数是什么？例如mA、mV、AC、DC等；同时注意电流探头的输出阻抗与连接仪器的输入阻抗匹配，以确保精度；

5、您将电流钳主要用在什么仪器上？即电流钳输出接头（如BNC、￠4mm安全香蕉插头等），选择可连接且与仪器接头形式配套的钳头，同时注意K插孔与J插针对应。如果使用不配套的接头形式或者K插孔/J插针不对应，可用转接头适配器（详见香蕉头与BNC适配器(转换头)应用集成方案一文）。选择时也请注意以下词汇：Male/Pin/Plug/J中文意思为阳/公/插针/插头；Female/Socket/Outset/Jack/K中文意思为阴/母/插孔/插座；

6、您还需要的其它特殊指标和性能要求：被测导体的工作电压，一般为600V以上；电流钳用在谐波分析仪和功率计上时一定要注意电流钳的频率和相位偏移指标……

总之，选择电流钳或电流探头时，请注意每个电流探头的特点（例如精度、质量、分辨率等），使您选择的钳头真正符合您的需要。

普科科技PRBTEK提供多品牌多型号的差分探头，如泰克/TEKTRONIX、泰克/TEKTRONIX、知用/CYBERTEK、普源精电/RIGOL、品致/PINTECH、德国TESTEC和德国PMK等，拥有AE团队提供售前、售中、售后全面系统的服务，如果您在选择电流钳或电流探头过程中有什么困惑，欢迎访问普科科技PRBTEK。

示波器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。

从本质上来讲，示波器探头是在测试点或信号源和示波器之间建立了一条物理和电子连接；但实际上，示波器探头它不仅仅是把测试信号加以判定分析并传输给示波器输入端的一段导线，它还是测量系统的重要组成部分。所以，示波器探头是把信号源连接到示波器输入上的某类设备或网络，因此它必须在信号源和示波器输入之间提供足够方便且优质的连接。另外，关于示波器探头连接的充分程度有三个关键的问题：物理连接、对电路操作的影响和信号传输。

大多数探头由探头头部、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。

示波器的探头按是否需要供电可以分为无源探头和有源探头，按测量的信号类型可以分为电压探头、电流探头、光探头等。

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。

差分探头：一般用于测试差分信号。分为高带宽和高电压两种。

电流探头：一般利用霍尔效应来测试电流信号。测试范围一般为从DC到2G。

高压探头：适合测试高压信号，脉冲电压可达500KV，可分为单端和差分两种探头。

以上就是针对示波器探头的介绍，详情咨询普科科技www.prbtek.com

我司致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、逻辑探头、功率探头和光探头等，满足客户多样化测试需求，库存充足，价格合理。

       探头的种类很多，其中高压差分探头在开关电源应用中十分广泛，然而很多工程师对差分探头的理解不是很深刻，市场上差分探头生产厂家也不少，性能指标各不相同，甚至相差甚远，造成测出的波形也不尽相同，工程师无法看到正确波形。下面PRBTEK给大家讲述高压差分探头测试实例分析及使用技巧。

       首先我们先来了解差分信号。差分信号是互相参考，而不是参考接地的信号。例如，图1开关电源中半桥上下开关管(Q1，Q2管)中电压信号；图2多相电源系统中电压信号，以上信号在本质上是“漂浮”在地之上。

图1开关电源中的开关管上的差分信号

图2 多相电源系统中的差分信号

高压差分探头测试实例分析

       1、差分探头测试半桥电路中MOS管的DS极间电压

        以下是利用DP6130测试半桥电路上下管DS波形实例：

差分探头测试上下管DS极间电压系统

探头测试点

上下管DS波形

      以上实例说明，差分探头满足浮地测量的需要和普通示波器通道间隔离的需求。这里需要说明：上下管的DS电压一般几百V以上，一般差分探头测量问题都不大，但是如果测到的波形尖峰很大，用户需要考虑是否是差分探头本身造成的，如果差分探头的畸变指标设计的不好，可能会导致尖峰过高现象的发生。

      在实际测试中，遇到过示波器通道间延时不一样，这也是客户需要考虑的问题，特别是上下管波形对比时，如果示波器的不同通道的延时相差很大，工程师必须考虑进去，一般相同型号的差分探头延时相差不大，都是几个ns的差别。

2、差分探头测试半桥电路中MOS管的GS极间驱动电压

       以下是利用DP6130测试上下管GS波形实例：

差分探头测试半桥电路上下管GS极间电压系统

测试点特写

桥电路上下管 GS 波形

3、差分探头CMRR的实例分析

还是以上面的测试平台为例，将差分探头的红黑夹子短接，同时勾住上管的G极，理论上差分探头的输出应该为零，而实际上不可能，原因就在于，被测点对地有很高的共模电压，接近480V，而差分探头的CMRR能力有限，那么就会有输出，输出越大，证明差分探头的CMRR能力越差。

测试共模能力的演示系统（红黑探夹同时勾住上管 G 或者S 极）

共模能力测试点特写

      上管共模输出波形通过以上图片可以看出，由于差分探头的共模能力有限，共模信号的输出峰峰值有 2.64V，会影响实际的驱动波形测量，图上的尖峰影响高频部分，其它部分影响低频部分。现在我们来仔细分析驱动波形，请看下图上管驱动波形图片分析：

上管驱动波形分析（在共模电压情况下）

       以上图片可以看出，DP6130 测量驱动波形，波形失真还是比较小的，原因在于 CMRR 指标是比较高。DP6130 差分探头驱动波形时，示波器是每格 5V，而根据共模信号波形可知，共模信号输出的峰峰值只有 2.64V，所以实测到的驱动波形几乎看不到波形的失真，基本达到应用要求。市场上各个厂家的 CMRR 能力不尽相同，大家可以用该种方法判断探头的CMRR能力，同时让你能够准确判断你测试出的驱动波形是否接近实际值。

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1、北极星探头是电阻式还是电容式?

探头是电阻(用于低频和直流)和电容(用干高频)的并联组合。附加组件可补偿杂散电容以及电阻器和电容器之间的电容。

2、北极星探头可以与示波器和仪表一起使用吗?

如果购买了开关选件，则探头通常可与示波器和仪表一起使用。此选项可确保要使用的两个设备的输出阻抗匹配。在许多情况下，客户可以在其仪表上并联一个电阻，以获得正确的直流响应。例如，对于一个10兆欧的输入表，一个并联的1.111兆欧电阻会产生探头设计用于的1.000兆欧输入。

3、如何检测高电流失真?

通过断开探头输入，但保持接地不变，可以检测到高电流失真。如果在断开的探头上检测到没有输入信号的信号，则可能存在高电流失真。

4、大电流如何使任何电压探头上的电压波形失真?

在某些高电流电路中，主脉冲或交流电流的一部分将通过高压探头(任何高压探头)的接地屏蔽返回。这通常是不希望的，并且通常导致使用屏蔽室或封闭空间。信号可能会加到V=Ishield*Rshield(Ishield是沿探头接地流动的电流，Rsheild是探头外屏蔽的电阻)之类的信号。例如，我们的标准15英尺电缆的编织电阻为6毫欧。如果沿该电缆返回100A，则看起来像是0.6V或600V输入信号。

在某些情况下，电感的作用与电阻相同。

注意:大电流应返回电压源。如果它们通过计划外的路径返回(如探针)，则也可能会导致其他仪器出现问题。探针旨在以最小的方式干扰电路，并且如果接地屏蔽层上有大电流，则探针正在干扰电路。

5、探针电阻应如何安装?

探针的插头应直接插入香蕉柄的手柄附近(探针电阻两端都有香蕉插头)。请勿旋转探头尖端-它可以直接安装。

6、为什么探头端接1兆欧示波器输入阻抗?

较低的输入阻抗将导致过多的电流消耗或信号太少(100Megohms/50ohms=2Million:1或25kV在50kV测量电压下)。

7、为什么PVM-1-PVM-6上的电阻器附有香蕉插头?

该电阻器是阻尼电阻器，可抑制>120Mhz频率下的谐振。电阻器在很高的连续频率下可能会发生故障，因此很容易更换。此组件的故障很少见，但确实会发生。电阻应压入和压出，并且不得旋转。如果香蕉插头被绑住，则探针尖端可能会过度旋转，从而导致泄漏并破坏内部连接。

8、为什么不依靠有源探头呢?

放大器只能使信号失真，因此放大器的信号保真度始终受到损害。放大器在高压瞬变附近也容易发生故障。

9、为什么不端接探头，以便它们可以使用50欧姆示波器输入操作?

端接50欧姆的无源探头(在10000:1时)的电阻为500,000欧姆。在(例如)50kV时，电流消耗为0.1A，功率消耗为5kW。50欧姆的电阻太低，无法测量任何具有高占空比的信号。

10、为什么不自己使用电阻探针?

纯电阻探头会受到杂散电容的影响，从而使信号失真。例如，对于时间标度=400兆欧*2pf=800微秒，具有2pf杂散电容的400Megohm电阻会发生失真。即使是带有100k电阻的纯脉冲探头，也会在2pf*100k=200ns的时间尺度上发生失真。

下面列明的各个指标；并不是任何探头都适用所有这些指标。例如，插入阻抗指标仅适用于电流探头；其它指标 ( 如带宽 ) 则是通用指标，适用于所有探头。

1、畸变(通用指标)

畸变是输入信号预计响应或理想响应的任何幅度偏差。在实践中，在快速波形转换之间通常会立即发生畸变，其表现为所谓的“振铃”。

畸变作为终脉冲响应电平 ± 百分比进行测量或指定。这一指标可能还包括畸变的时间窗口，例如：在前30ns内，畸变不应超过峰峰值的±3% 或5%。在脉冲测量上看到畸变过多时，在认为畸变是探头故障来源时，一定要考虑所有可能的来源。例如，畸变实际上是信号源的一部分吗？还是探头接地技术导致的？

观察到的畸变常见的来源之一，是疏于检查及正确调节电压探头的补偿功能。严重过度补偿的探头会在脉冲边沿之后立即导致明显的峰值。

2、精度(通用指标)

对电压传感探头，精度一般是指探头对DC信号的衰减。探头精度的计算和测量一般应包括示波器的输入电阻。因此，只有在与拥有假设输入电阻的示波器一起使用探头时，探头精度指标才是正确的或适用的。精度指标实例如下：在3%范围内10X ( 对1兆欧±2%的示波器输入) 对电流传感探头，精度指标是指电流到电压转换的精度。这取决于电流变压器线圈比及端接电阻的值和精度。

使用专用放大器的电流探头的输出在安培/格中直接校准，精度指标用电流/格设定值百分比的衰减器精度指定。

3、衰减系数(通用指标)

所有探头都有一个衰减系数，某些探头可能会有可以选择的衰减系数。典型的衰减系数是1X、10X和100X。衰减系数是探头使信号幅度下降的程度。1X探头不会降低或衰减信号，而10X探头则会把信号降低到探头尖端幅度的 1/10。探头衰减系数允许扩展示波器的测量范围。例如，100X探头允许测量幅度高出100倍的信号。

1X、10X、100X 这些名称源于以前示波器不会自动传感探头衰减及相应地调节标度系数。例如，10X名称提醒您所有幅度测量结果都需要乘以10。当前示波器上的读数系统自动传感探头衰减系数，并相应地调节标度系数读数。电压探头衰减系数使用电阻电压分路器技术实现。结果，探头的衰减系数越高，输入电阻一般也越高。另外，分路器效应会分隔探头电容，衰减系数越高，有效表示的探头头部电容越低。

4、带宽(通用指标)

所有探头都有带宽。10MHz探头有10MHz的带宽，100MHz探头有100MHz的带宽。探头的带宽是指探头响应导致输出幅度下降到70.7%(-3dB)的频率。

还应指出，某些探头还有低频带宽限制。例如，这适用于AC电流探头。由于其设计，AC电流探头不能传送DC或低频信号，因此，必须使用两个值指定其带宽，一个值用于低频，一个值用于高频。

对示波器测量，真正担心的问题是示波器和探头的综合总带宽。这种系统性能决定着测量功能。遗憾的是，把探头连接到示波器上会导致带宽性能出现一定程度的下降。例如，结合使用100MHz通用探头和100MHz示波器时，会导致测量系统的带宽性能略低于100MHz。为避免整体系统带宽性能不确定性，泰克指定了无源电压探头，以在与指定的示波器型号使用时在探头尖端上提供规定的测量系统带宽。

在选择示波器和示波器探头时，要认识到带宽在许多方面影响着测量精度。

在幅度测量中，随着正弦波频率接近带宽极限，正弦波的幅度会变得日益衰减。在带宽极限上，正弦波的幅度会作为实际幅度的70.7% 进行测量。因此，为实现大的幅度测量精度，必需选择带宽比计划测量的高频率波形高几倍的示波器和探头。

这同样适用于测量波形上升时间和下降时间。波形转换 ( 如脉冲和方波边沿 ) 是由高频成分组成的。带宽极限使这些高频成分发生衰减，导致显示的转换慢于实际转换速度。为精确地测量上升时间和下降时间，使用的测量系统必需使用拥有充足的带宽，可以保持构成波形上升时间和下降时间的高频率。常见的情况下，这使用测量系统的上升时间指明，上升时间一般应该比要测量的上升时间快 4-5 倍。

5、电容(通用指标)

一般来说，探头电容指标是指探头尖端上的电容。这是探头在被测电路测试点或被测器件上的电容。探头尖端电容非常重要，因为它影响着测量脉冲的方式。低头部电容大限度地降低了进行上升时间测量的误差。此外，如果脉冲的时长低于探头 RC 时间常数的五倍，会影响脉冲的幅度。

探头还对示波器输入表示电容，这只探头电容应与示波器电容相匹配。对10X和100X探头，这一电容称为补偿范围，它不同于头部电容。对探头匹配，示波器的输入电容应位于探头的补偿范围内。

6、输入电容 (通用指标)

探头尖端上测量的探头电容。

7、输入电阻(通用指标)

探头的输入电阻是在零赫兹 (DC) 时探头置于测试点上的阻抗。

8、额定电压(通用指标)

应避免接近探头大额定值的电压。大额定电压取决于探头机身或测量点上探头器件的额定击穿电压。

9、传播延迟(通用指标)

每只探头都提供随信号频率变化的部分数量很小的时延或相位位移。传播延迟是探头器件及信号通过这些器件从探头尖端传送到示波器连接器所需时间的函数。

10、CMRR (差分探头)

共模抑制比 (CMRR) 是指差分探头在差分测量中抑制两个测试点共用的任何信号的能力。这是差分探头和放大器的一个关键指标，其公式为：

CMRR = |Ad/Ac|

其中：Ad = 差分信号的电压增益，Ac = 共模信号的电压增益。

在理想情况下，Ad应该很大，而Ac则应该等于0，因此CMRR无穷大。在实践中，10,000:1 的 CMRR已经被看作非常好了。这意味着将抑制5V的共模输入信号，使其在输出上显示为0.5毫伏。这种抑制对存在噪声时测量差分信号非常重要。

由于CMRR随着频率提高而下降，因此指定CMRR的频率与CMRR值一样重要。在高频上CMRR高的差分探头要好于在低频上相同CMRR的差分探头。

11、安培秒乘积(电流探头)

对电流探头，安培秒乘积规定了电流变压器磁芯的能量处理功能。如果平均电流和脉宽的乘积超过额定安培秒乘积，磁芯会饱和。这种磁芯饱和会导致在饱和过程中发生的波形部分被削掉或被抑制。如果没有超过安培秒乘积，那么探头的信号电压输出将呈线性，并保证测量精度。

12、Z大额定峰值脉冲电流(电流探头)

不应超过这一额定值，它考虑了磁芯饱和及可能损坏设备的次级电压积累。Z大额定峰值脉冲电流通常规定为安培秒乘积。

13、Z大额定输入电流(电流探头)

Z大额定输入电流探头可以接受、同时仍能实现规定性能的总电流 (DC 加峰值 AC)。在 AC 电流测量中，必须根据频率降低峰到峰额定值，以计算大总输入电流。

14、插入阻抗(电流探头)

插入阻抗是从电流探头的线圈(二级)转换到被测的携带电流的导线 (the primary) 中的阻抗。一般来说，电流探头反射的阻抗值可以位于几毫欧范围内，对阻抗为 25 欧姆及以上的电路影响不大。

15、频率电流额定值下降(电流探头)

电流探头指标应包括幅度与频率额定值下降关系曲线，这一曲线把磁芯饱和与提高的频率关联起来。频率提高对磁芯饱和的影响在于，当波形频率或幅度提高时，平均电流为零安培的波形幅度峰值会被削掉。

16、直流(电流探头)

直流降低了电流探头线圈磁芯的导磁率。导磁率下降导致线圈电感和 L/R 时间常数下降，进而会降低低频的耦合性能，及导致低频电流测量响应丢失。某些AC 电流探头提供了电流抵偿选项，这些选项可以清空DC的效应。

17、衰退时间常数(电流探头)

衰退时间常数指标表明了电流探头支持脉冲的能力。这一时间常数是次级电感(探头线圈)除以端接电阻。衰退时间常数有时称为探头 L/R 比。L/R 比越大，在幅度没有明显衰退或下落的情况下可以表示的电流脉冲越长。L/R 比越小，在脉冲实际完成前，将看到长时间的脉冲衰落到零。

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       交流电流钳可看做是电流互感器的衍生应用。其中互感器的工作原理是将两个线圈绕在一个铁芯两侧(图1所示)。当电流I1穿过线圈C1时，线圈C2产生电流I2。线圈匝数和电流关系是：N1*I1=N2*I2。其中N1和N2表示线圈匝数。

所以I2=N1*I1/N2或者I1=N2*I2/N1

图1

       电流钳的原理也是这样(图2所示)，将B2线圈安装在铰接在一起的磁性材料“铁芯”上，然后钳在电流I1的导体上。这时钳住的所测导线就相当于电流互感器的一次线圈B1，钳在导体上的线圈B2会得到感应二次电流：

       I2(电流钳输出)=N1/N2*I1，其中N1=1，公式也可写作：I2=I1/N2(电流钳线圈匝数)。由于测量电流过大难以被表计承受，又不可能将测量回路开断，通常I1的测量结果很难直接、简便的得到。为提供有效的输出，会在电流钳本身缠绕一定数量的线圈。

图2

      如果N2是1000匝，那么变比是1000:1，或者表达为1mA/A(每1mA电流代表1A测量电流)。除此之外，还有500:5,2000:2,3000:1,3000:5等可供选择。

      电流钳与万用表经常搭配在一起使用，1000:1的电流钳(型号为：C100)输出1mA/A的测量值，经过电流钳的电流将会按照一定的比例输出。

      电流钳接入数字万用表，设定好交流量程控制输出。此时测量电流大小为万用表示数乘以变比。(例如：万用表上读取到150mA的数值表示有150mA*1000=150A在被测导体上流过)。

      此外，电流钳也可以与有输入阻抗要求的设备配合使用测量电流。(图3所示)

图3

      电流钳还可以输出交/直流电压，以适应仅会响应电压范围的仪器(如记录仪、示波器等)的电流测量要求。(如图4.图5所示)

图4

图5

       可以通过调节电流钳里的输出来获得电压(例如:Y4N,MINI09等)，输出电压与测量电流成比例。

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无源电压探头是目前最常用的示波器探头类型。无源探头中没有像晶体管或放大器这类有源器件，因此不需要给探头供电.所以工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。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。

无源电压可分为分为两大类：高阻抗输入探头和低阻抗电阻分压器探头。具有 10:1 分压比的高阻抗输入无源探头可能是目前最常用的探头。目前大部分中低档示波器在装运时都附带该探头。探针电阻通常为 9 MΩ，当探头与示波器的 1 MΩ 输入端相连时，探针与示波器输入端的分压比（或衰减比）为 10:1。观察到的探针处的净输入电阻为 10 MΩ。因此，示波器输入端电压是探针电压的十分之一，两者的关系可用下面的公式表示：

有源探头可以是单端电压的，也可以是差分电压的，又或者是电流的，供电方式有示波器直接取电，或外置电源，或电池供电。具体需要根据不同的应用来选择。

与其相比，无源探头更耐用，也更便宜。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。它们具有非常宽的动态范围（典型 10:1 探头的动态范围 >300 V）和高输入阻抗，可与示波器的输入阻抗相匹配。然而，高阻抗输入探头与有源探头或低阻抗（Z0）电阻器分压无源探头相比，会产生较大的电容负载，并具有较窄的带宽。

无源探头通常是单端的电压探头，常见衰减比为1:1 ；1:10 ；1:100 。早期的无源探头带宽都在500MHz以下，近些年无源探头带宽已扩展到700MHz，或1GHz（需配合特定型号的示波器）探头种类较多，可提供应用场合，以便可以根据需要推荐合适的探头。

用户在为示波器应用选择适当的测量工具时，往往忽视了探头。许多工程师在选择示波器时首先关注需要的带宽、采样率和通道数，其次考虑如何将信号输入示波器。但是要进行可靠的示波器测量，首先应考虑为您的应用选择适当的探头以及如何正确地使用探头。

对于一般的探测和故障诊断来说，无源探头是一个妥当的选择；但是在高频应用中，有源探头可以为您提供更精确的高速信号测量结果。虽然市场上许多有源探头标有极其优越的带宽技术指标，但是请记住，有源探头的实际性能主要是由您如何将其连接到目标决定的。一条简单的经验证明，如果您希望进行高保真度测量，输入引线越短越好。

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公司具有完善的售前售后服务和技术团队，致力于示波器测试附件配件研发、生产及销售，如您在选型或者使用过程中有任何问题，欢迎访问普科科技PRBTEK官网www.prbtek.com。

       示波器的无源高阻探头具有非常广泛的使用度，工程师们经常会把探头接在不同的示波器上，或者给示波器接入不同的探头。而发生更换后的新系统中，示波器通道的输入阻抗与探头的阻抗往往不匹配。当探头切换到带衰减的档位时（例如10×档），由于输入阻抗不匹配，导致衰减系数也不匹配，ZZ会造成测量结果偏差很大。所以，我们需要进行探头补偿操作。

以MSO8000为例，进行探头补偿操作：

       1、按下示波器前面板 Default 键，屏幕弹出“确定恢复默认设置？”提示框，按下“确定”键或点击“确定”选项将示波器恢复为出厂默认配置；

       2、将探头的接地鳄鱼夹连接至下图所示的“接地端”；

       3、使用探头连接示波器的通道1（CH1）输入端和上图所示的“补偿信号输出端”；

       4、将探头衰减比设定为10X，在CH1通道设置中设置探头比为“×10”，然后按“AUTO”键；

       5、观察示波器显示屏上的波形，正常情况下应显示下图所示的方波信号；

       6、若显示波形与上图不一致，存在补偿过度或补偿不足的情况，则使用探头附件中提供的探头补偿调节棒来调整探头上的低频补偿调节孔，直到显示的波形正常。

      以上是普科科技PRBTEK分享的示波器无源探头的阻抗匹配问题，如果您在使用过程中有什么问题，欢迎访问普科科技PRBTEK官网www.prbtek.com。