示波器常用的探頭有哪些(電壓、電流、邏輯、差分詳解)

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示波器常用的探頭有哪些（電壓、電流、邏輯、差分詳解）

伍文輝 發表於 2017-11-09 12:50:00

　　示波器探頭種類比較多，那麼常用示波器探頭種類有哪些？示波器探頭的種類大體上可以分為電壓、電流、邏輯等幾大類，如下圖所示：

　　

　　1 無源電壓探頭

　　1.1 無源探頭

　　無源探頭由導線和連接器製成，在需要補償或衰減時，還包括電阻器和電容器。探頭中沒有有源器件（電晶體或放大器），因此不需為探頭供電。無源探頭一般是最堅固、最經濟的探頭，它們不僅使用簡便，而且使用廣泛。

　　1.2 高阻無源電壓探頭

　　從實際需要出發，使用最多的是電壓探頭，其中高阻無源電壓探頭佔最大部分。無源電壓探頭為不同電壓範圍提供了各種衰減係數1×，10×和100×。在這些無源探頭中，10×無源電壓探頭是最常用的探頭。對信號幅度是1V峰峰值或更低的應用，1×探頭可能要比較適合，甚至是必不可少的。在低幅度和中等幅度信號混合（幾十毫伏到幾十伏）的應用中，可切換1×/10×探頭要方便得多。但是，可切換1×/10×探頭在本質上是一個產品中的兩個不同探頭，不僅其衰減係數不同，而且其帶寬、上升時間和阻抗（R和C）特點也不同。因此，這些探頭不能與示波器的輸入完全匹配，不能提供標準10×探頭實現的最優性能。

　　1.3 低阻無源電壓探頭

　　大多數高阻無源探頭的帶寬範圍在小於100MHz到500MHz或更高的帶寬之間。而低阻無源電壓探頭（又稱為50歐姆探頭、Zo探頭、分壓器探頭）的頻率特性很好，採用匹配同軸電纜的探頭，帶寬可達10GHz和100皮秒或更快的上升時間。這種探頭是為用於50歐姆環境中設計的，這些環境一般是高速設備檢定、微波通信和時域反射計（TDR）。

　　1.4 無源高壓探頭

　　「高壓」是相對的概念。從探頭角度看，我們可以把高壓定義為超過典型的通用10×無源探頭可以安全處理的電壓的任何電壓。高壓探頭要求具有良好的絕緣強度，保證使用者和示波器的安全。

　　2.有源電壓探頭

　　2.1 有源探頭

　　有源探頭包含或依賴有源器件，如電晶體。最常見的情況下，有源設備是一種場效應電晶體（FET），它提供了非常低的輸入電容，低電容會在更寬的頻段上導致高輸入阻抗。可以從下面的Xc公式中看出：

　　2.2 有源FET探頭

　　有源FET探頭的規定帶寬一般在500MHz ～4GHz之間。除帶寬更高外，有源FET探頭的高輸入阻抗允許在阻抗未知的測試點上進行測量，而產生負荷效應的風險要低得多。另外，由於低電容降低了地線影響，可以使用更長的地線。

　　有源FET探頭沒有無源探頭的電壓範圍。有源探頭的線性動態範圍一般在±0.6V到±10V之間。

　　2.3 有源差分探頭

　　差分信號是互相參考，而不是參考接地的信號。差分探頭可測量浮置器件的信號，實質上它是兩個對稱的電壓探頭組成，分別對地段有良好絕緣和較高阻抗。差分探頭可以在更寬的頻率範圍內提供很高的共模抑制比（CMRR）。

　　3 電流探頭

　　從原理上來看，用電壓探頭測得電壓值，除以被測阻抗值，很容易就可以獲得電流值。然而，實際上這種測量引入的誤差很大，所以一般不採用電壓換算電流的方法。電流探頭可以精確測得電流波形，方法是採用電流互感器輸入，信號電流磁通經互感變壓器變換成電壓，再由探頭內的放大器放大後送到示波器。

　　3.1 交流電流探頭

　　交流電流在互感器中，隨著電流方向的變化，產生電場的變化，並感應出電壓。交流電流探頭屬於無源設備，無需外接供電。

　　3.2 直流電流探頭

　　傳統電流探頭只能測量交流交流信號，因為穩定的直流電流不能在互感器中感應電流。然而，利用霍爾效應，電流偏流的半導體設備將產生與直流電場對應的電壓。所以，直流電流探頭是一種有源設備，需要外接供電。

　　所以電流探頭基本上分成兩類：即AC電流探頭和AC/DC電流探頭，AC電流探頭通常是無源探頭，AC/DC電流探頭通常是有源探頭。

　　4 邏輯探頭

　　使用示波器觀察分析數字波形的模擬特點時，需要用到邏輯探頭，為隔離確切地成因，數字設計人員通常需要查看在具體邏輯條件下發生的特定數據脈衝，這要求邏輯觸發功能。

　　5 差分探頭

　　差分探頭分為有源差分探頭和高壓差分探頭。測試高速信號，特別是差分信號時，只能使用對應的有源差分探頭來測試。有源差分探頭具有低的負載效應，更高的信號保真度，高動態範圍以及極微小的溫漂等特點。而在很多高壓信號的測試上，一般使用高壓差分探頭測試。

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