淺談示波器探頭的分類

示波器探頭分類

無源探頭

無源探頭是簡單而且便宜的探頭類型，可以提供大部分必需的測(cè)量功能。無源探頭本質(zhì)上由電線和接頭所構(gòu)成，而當(dāng)需要衰減時(shí)，還會(huì)具備電阻和電容。無源探頭中不存在有源組件，所以無需示波器提供電源也能進(jìn)行工作，本質(zhì)上非常耐用。

1X（“單倍"）探頭是指探頭具有與示波器相同的動(dòng)態(tài)范圍，而衰減探頭則是通過將信號(hào)電平衰減 10 倍、100 倍甚至更高的倍數(shù)，從而擴(kuò)展儀器的測(cè)量范圍。最為通用的探頭是 10X 類型的探頭，因?yàn)樗斐傻呢?fù)載效應(yīng)很低，而且提供更大的電壓測(cè)量范圍。10X 探頭是許多儀器的典型“標(biāo)配"探頭。

連接至示波器 1M歐姆輸入端的 1X 無源高阻抗探頭具有很高的靈敏度（小衰減），而將 10:1 的無源高阻抗探頭連接到示波器的 1M 歐姆輸入端時(shí)，可以提供比 1X 探頭更寬廣的動(dòng)態(tài)范圍、更高的輸入阻抗以及更低的電容。將 10:1 無源低阻抗探頭連接至示波器的 50 歐姆輸入端時(shí)，其阻抗幾乎不隨頻率變化而變化，但由于其標(biāo)稱阻抗為 500 歐姆，因此會(huì)成為信號(hào)源的一個(gè)明顯負(fù)載。

當(dāng)信號(hào)幅值相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，便需要采用1X探頭；但對(duì)于中低幅值成分混合的信號(hào)，采用1X/10X衰減比可調(diào)探頭則更為方便。無源探頭的典型帶寬范圍為小于100 MHz ~ 500 MHz。對(duì)于50歐姆環(huán)境中所遇到的高速（高頻）信號(hào)，需要采用50歐姆的探頭，其帶寬可達(dá)數(shù)千兆赫茲，上升時(shí)間可達(dá)100 ps甚至更快。

無源探頭中包含一個(gè)低頻調(diào)整控件，在探頭連接至示波器時(shí)使用。低頻補(bǔ)償用于使探頭的電容與示波器輸入端的電容相匹配。高頻調(diào)整控件僅適用于50 MHz以上的工作頻率。特定供應(yīng)商用于更高頻率的無源探頭會(huì)在出廠前完成調(diào)整，所以僅須執(zhí)行低頻調(diào)整。而有源探頭則無須執(zhí)行這些類型的調(diào)整，因?yàn)樗鼈兊膶傩院脱a(bǔ)償均在出廠前便已確定。

有源探頭

有源探頭的優(yōu)點(diǎn)包括對(duì)信號(hào)源的負(fù)載很低，探頭頂端具有可調(diào)的直流偏置（對(duì)直流電平上疊加的交流信號(hào)具有高分辨率），以及能夠被示波器自動(dòng)識(shí)別，無須手動(dòng)調(diào)節(jié)。有源探頭具有單端型及差分型兩種類型。有源探頭采用了諸如場效應(yīng)晶體管等有源元件，其輸入電容非常低，對(duì)于在大頻率范圍內(nèi)保持高輸入阻抗來說很有好處。它們還可以用來測(cè)量阻抗未知的電路，并且允許使用更長的接地線。由于有源探頭的負(fù)載極低，所以當(dāng)連接至高阻抗電路時(shí)（無源探頭的負(fù)載相對(duì)來說過大），有源探頭是*的。

然而，有源探頭中的集成緩沖放大器只能在有限的電壓范圍內(nèi)工作，而有源探頭的阻抗取決于信號(hào)的頻率。此外，雖然有源探頭可以用來處理上千伏特的電壓，但其畢竟是有源器件，機(jī)械可靠程度比不上無源探頭。

差分探頭

盡管可以對(duì)各個(gè)信號(hào)采用單獨(dú)的探頭進(jìn)行探測(cè)并測(cè)量出差分信號(hào)，但最佳方法仍然是采用差分探頭。差分探頭利用內(nèi)置的差分放大器對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相減，因此僅占用一個(gè)示波器通道，而且還能在比單端型探頭更寬廣的頻率范圍內(nèi)提供足夠高的 CMRR（共模抑制比）性能。差分探頭可以使用在單端和差分應(yīng)用中。

電流探頭

電流探頭通過測(cè)量電流流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)所產(chǎn)生的電磁通量場來測(cè)量電流。然后，電磁通量場會(huì)被轉(zhuǎn)換成為對(duì)應(yīng)的電壓，以供示波器進(jìn)行測(cè)量和分析。當(dāng)示波器的測(cè)量與數(shù)學(xué)功能結(jié)合使用時(shí)，電流探頭讓用戶能夠執(zhí)行各種各樣的功率測(cè)量。

高壓探頭

常規(guī)用途的無源探頭最大適用電壓一般在 400V 左右。當(dāng)電路中遇到比如 20 kV 的高電壓時(shí)，需要利用專門的探頭才能進(jìn)行安全測(cè)量。很明顯，在對(duì)如此之高的電壓進(jìn)行測(cè)量時(shí)，安全是首要考慮因素，而這種類型的探頭通常會(huì)利用十分長的線纜長度來適應(yīng)高電壓。