探頭作為測(cè)試系統(tǒng)的一部分，其重要程度往往容易被忽視。在為示波器匹配探頭時(shí)，甚至于有直接從抽屜里拿最近那根的極端情況。那示波器探頭有哪些分類？這些分類有什么區(qū)別？應(yīng)該如何選擇？本文將詳細(xì)介紹探頭的種類及優(yōu)缺點(diǎn)、并討論探頭選擇的注意要素。

探頭選擇需要注意的因素

首先，“探頭+示波器”構(gòu)成一個(gè)整體的測(cè)試系統(tǒng)，將一起對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生作用。事實(shí)上，單臺(tái)示波器和單個(gè)探頭各有其帶寬和上升時(shí)間等指標(biāo)，但并沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單的公式可以計(jì)算這個(gè)系統(tǒng)的指標(biāo)。通常，我們會(huì)為示波器推薦特定的探頭，同時(shí)標(biāo)明整個(gè)系統(tǒng)的指標(biāo)，因此當(dāng)您在選擇一款非標(biāo)配或推薦的探頭時(shí)，需要考慮到可能存在無(wú)法預(yù)期的測(cè)試結(jié)果。其次，為保證探頭對(duì)被探測(cè)電路的影響最小，一款理想的探頭應(yīng)該提供絕對(duì)的信號(hào)保真度，對(duì)原始信號(hào)沒(méi)有任何影響，并且非常容易連接到被測(cè)電路。但實(shí)際情況是，探頭一定會(huì)影響你的測(cè)試。但通過(guò)選擇合適的探頭，并且慎重考慮您的測(cè)試應(yīng)用，您可以將影響降至最低。

通常需要考慮信號(hào)的類型。是電壓還是電流？是單端信號(hào)還是差分信號(hào)？

1.其次，您還需要了解測(cè)試信號(hào)的信號(hào)頻率成分，除了測(cè)試包括基頻，是否還需要測(cè)試諧波和雜散？您必須保證您的示波器和探頭具有足夠的帶寬來(lái)觀察所有的信號(hào)能量。

2.測(cè)試系統(tǒng)的上升時(shí)間也是必須考慮的因素，它將影響對(duì)被測(cè)信號(hào)上升時(shí) 間的測(cè)量，測(cè)試系統(tǒng)的上升時(shí)間需要比被測(cè)信號(hào)上升時(shí)間快5倍。

3.此外，探頭的電阻和電容也是必須考慮的重要因素，其重要程度取決于被測(cè)信號(hào)的阻抗。而測(cè)試點(diǎn)的幾何尺寸也將影響探針和連接方法的選擇。

現(xiàn)在市面上有各種各樣的探頭類型，滿足不同的測(cè)試應(yīng)用，主要分成四大類：電壓、邏輯、電流和光學(xué)探頭，往下又可以再細(xì)分。（參見(jiàn)下圖）

無(wú)源電壓探頭

無(wú)源探頭由導(dǎo)線和連接器制成，在需要補(bǔ)償或衰減時(shí)，還包括電阻和電容。探頭中沒(méi)有有源器件(晶體管或放大器)，因此不需為探頭供電。由于相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)源探頭一般是最堅(jiān)固、最經(jīng)濟(jì)的探頭。它們使用簡(jiǎn)便，也是使用最廣泛的探頭。

無(wú)源電壓探頭為不同電壓范圍提供了各種衰減系數(shù) (1X、10X 和100X)。在這些無(wú)源探頭中，10X 無(wú)源電壓探頭是最常用的探頭，也是通常作為示波器標(biāo)準(zhǔn)配件提供的探頭類型。泰克擁有廣泛的無(wú)源探頭系列，并且是唯一在1GHz上把探頭帶寬與示波器探頭帶寬匹配起來(lái)的廠商（首款無(wú)源1GHz探頭TPP1000可參考之前博文）。

1. 新款無(wú)源探頭——TPP0X0X系列。該系列是高性價(jià)比100MHZ到200MHz無(wú)源探頭，擁有更小的 探尖尺寸，更低的輸入電容。

2. 升級(jí)款無(wú)源電壓探頭——TPP0850和TPP0502。TPP0502在500MHz帶寬的基礎(chǔ)上采用2倍衰減，幫助客戶捕捉紋波信號(hào)；TPP0850同樣用于單端高壓信號(hào)測(cè)量，DC+PK為2500V，帶寬高達(dá)為800MHz。TPP0850和TPP0502系列無(wú)源探頭適用于MSO/DPO5000 系列和MSO/DPO4000B 系列示波器。

有源電壓探頭

有源探頭包含或依賴有源器件，如晶體管。最常見(jiàn)的情況下，有源設(shè)備是一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) 。FET 輸入的優(yōu)勢(shì)是，它提供了非常低的輸入電容，一般為幾皮法，最低不到1 皮法。這種超低電容可以實(shí)現(xiàn)用戶希望的多種效應(yīng)——有源FET 探頭的規(guī)定帶寬一般在500 MHz - 4 GHz 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(cè)試點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量，而負(fù)載效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)要低得多。另外，由于低電容降低地線影響，可以使用更長(zhǎng)的地線。但最重要的是，F(xiàn)ET 探頭提供的負(fù)荷非常低，因此它們可以用于無(wú)源探頭嚴(yán)重負(fù)荷的高阻抗電路上。

既然有這些優(yōu)勢(shì)，那為什么還要使用無(wú)源探頭呢？這是因?yàn)橛性碏ET 探頭沒(méi)有無(wú)源探頭的電壓范圍。有源探頭的線性動(dòng)態(tài)范圍一般在± 0.6V 到±10V 之間。另外它們可以耐受的最大電壓在± 40V (DC + 峰值A(chǔ)C)。

差分探頭

許多情況下信號(hào)電壓是差分電壓，即信號(hào)存在于兩個(gè)點(diǎn)或兩條線中，這兩個(gè)點(diǎn)或兩個(gè)信號(hào)都沒(méi)有處于接地或公共電位。這種差分信號(hào)在電話語(yǔ)音電路、計(jì)算機(jī)磁盤(pán)讀通道和多相電源電路十分常，例如如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)讀通道信號(hào)、多相位電源系統(tǒng)等，這些信號(hào)實(shí)質(zhì)上是“浮”于地的。此時(shí)需要使用差分探頭。

泰克新款高壓差分探頭P5201，以極具震撼力的價(jià)格提供25MHz帶寬、1400V差分動(dòng)態(tài)范圍和1000V的共模耐壓，方便應(yīng)用于各種電機(jī)、大型背光及風(fēng)電等新能源產(chǎn)業(yè)。電池和適配器的兩種供電方式大大方便用戶的使用。

P5201可以與任何示波器一起使用，使得用戶能夠在示波器接地的情況下安全的測(cè)量浮動(dòng)電路。P5201高壓差分探頭把浮動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成低壓參考地電平信號(hào)，然后可以在任何參考地電平的示波器上安全簡(jiǎn)便的顯示這些信號(hào)。（未完待續(xù)）