示波器探头有哪些指标需要关注

　　为什么有这么多示波器探头怎么区分和选择？示波器探头有哪些指标需要关注？

　　问题分析:

　　不了解探头的作用和具体指标

　　如何解决：

　　按照探头分类，探头主要指标，对测量影响展开讲解。

　　讲解内容：

　　内容一：为什么有这么多示波器探头，怎么区分和选择？

　　区分解答：

　　①无源电压探头：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。

　　②有源电压探头：有源探头包含或依赖有源器件操作，如晶体管。最常见的情况下，有源器件是场效应晶体管(FET)。FET输入的优势是，它提供了非常低的输入电容，一般为几皮法拉，最低不到1皮法拉。这种超低电容可以实现用户希望的多种效应。

　　③差分探头：差分信号是互相参考、而不是参考接地的信号。

　　④高压探头：“高压”是相对概念。在半导体行业中视为高压，在电源行业中实际上没有任何意义。但从探头角度看，我们可以把高压定义为超过典型的通用10X无源探头可以安全处理的电压的任何电压。一般来说，通用无源探头的最大电压在400-500 V左右(DC+峰值AC)。另一方面，高压探头的最大额定电压可以高达上万伏。

　　⑤电流探头：流经导线的电流会导致在导线周围形成电磁通量场。当前探头是为传感这个通量场的场强而设计的，并把它转换成相应的电压，以使用示波器进行测量。这允许使用示波器查看和分析电流波形。

　　⑥逻辑探头：由于各种原因，数字系统可能会发生问题。尽管逻辑分析仪是识别和隔离发生的故障的主要工具，但逻辑故障的实际成因通常是由于数字波形的模拟特点导致的。脉宽抖动、脉冲幅度畸变和普通的老式模拟噪声和串扰都可能会引起数字问题。分析数字波形的模拟特点要求使用示波器。这时就可以结合逻辑探头来让示波器完成逻辑分析。

　　⑦光接口探头：光接口探头是一种光电转换器。在光接口一侧，必须选择符合特定光接口连接器和光纤类型或被测器件光接口模式的探头。在电接口一侧，则应遵循标准的探头与示波器匹配标准。

　　⑧其它探头类型：

　　选择解答：

　　在选择探头时要考虑几个基本信号源问题，即信号类型、信号频率成分、幅度大小等。

　　我们展开来说说：

　　一．探头选择的第一步是评估要探测的信号类型。常见信号类型有：①电压信号；②电流信号；③逻辑信号；④其他信号。根据不同信号类型选择具有不同应用功能的示波器探头。

　　二．探头选择的第二步是确认信号频率成分。不管是什么类型，所有信号都有频率成分。DC信号的频率为0 Hz，纯正弦曲线拥有单一的频率，这一频率是正弦曲线周期的倒数。所有其它信号都包含多个频率，频率值取决于信号波形。

　　三．探头选择的第三步是确认信号上升时间。信号上升时间也决定了要匹配的带宽大小，要结合示波器带宽共同考虑。

　　四．探头选择的第四步是确认信号源阻抗。

　　对于示波器来说：所有示波器都有输入电阻和输入电容。为最大限度地传送信号，示波器的输入电阻和电容必须与探头输出的电阻和电容相匹配。

　　对于测试信号来说：①.探头的阻抗与信号源阻抗相结合，产生新的信号负荷阻抗，其在一定程度上会影响信号幅度和信号上升时间。②.在探头阻抗明显高于信号源阻抗时，探头对信号幅度的影响可以忽略不计。③.探头尖端电容也称为输入电容，影响着信号的上升时间展宽。最好选择高阻抗、低电容探头，以最大限度降低信号源的探头负荷。

　　五．探头选择的第五步是确认信号幅度(最大值,最小值)，根据实际被测信号大小来匹配合适测量范围的探头。

　　六．探头选择的第六步是确认测试点形状（类似像带引线的器件，表面封装等）

　　其是否足够，刚好把探头接触到测试点上、在示波器上观察信号？还是必需使探头连接测试点，以监测信号，同时进行各种电路调节？对前一种情况，适合采用针式探头尖端；而对后一种情况，则要求某类可收缩的挂钩探头尖端。测试点的规格也影响着探头选择。标准规格的探头和附件特别适合探测连接器针脚、电阻器引线和背板。但为了探测表面封装电路，就得使用带有为表面封装应用专门设计的附件的小型探头。

　　内容二：示波器探头有哪些重点指标需要关注？

　　①带宽(通用指标)：所有探头都有带宽。10 MHz探头有10 MHz的带宽，100 MHz探头有100 MHz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%(-3 dB)的频率。

　　②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。

　　③最大额定电压(通用指标):应避免接近探头最大额定值的电压。最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。

　　④输入电容(通用指标)：探头尖端上测量的探头电容。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。低头部电容最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。

　　⑤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。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。

　　⑥最大额定输入电流(电流探头)：最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，以计算最大总输入电流。

　　⑦最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。最大额定峰值脉冲电流通常规定为安培秒乘积。

　　⑧门限电压(逻辑探头)：逻辑探头测量和分析信号的方式不同于其它示波器探头。逻辑探头不测量模拟细节，而是检测逻辑门限电平。在您使用逻辑探头把混合信号示波器连接到数字电路上时，您只关心信号的逻辑状态。这时只有两种关心的逻辑电平。在输入超出门限电压(Vth)时，电平称为“高”或“1”；相反，低于Vth的电平为“低”或“0”。在对输入采样时，混合信号示波器会存储一个“1”或一个“0”，具体视相对于电压门限的信号电平而定。