了解示波器探头

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。

探头的负载效应可分为三类

• 阻性负载效应，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。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。
• 容性负载效应，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。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。
• 感性负载效应，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。
  

探头的选择和使用需要考虑两方面

• 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。
• 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。
  

有源探头
单端有源探头、差分探头、电流探头。

单端有源探头
单端有源探头，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，比较脆弱，使用需小心。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。

电流探头
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）。

差分探头
差分探头结构如下图所示，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。

差分探头原理

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。


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2022-4-17 17:40 上传

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