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量功能。無源探頭本質上由電線和接頭所構成，而當需要衰減時，還會具備電阻和電容。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行工作，本質上非常耐用。

1X（“單倍"）探頭是指探頭具有與示波器相同的動態范圍，而衰減探頭則是通過將信號電平衰減 10 倍、100 倍甚至更高的倍數，從而擴展儀器的測量范圍。最為通用的探頭是 10X 類型的探頭，因為它所造成的負載效應很低，而且提供更大的電壓測量范圍。10X 探頭是許多儀器的典型“標配"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，可以提供比 1X 探頭更寬廣的動態范圍、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，其阻抗幾乎不隨頻率變化而變化，但由于其標稱阻抗為 500 歐姆，因此會成為信號源的一個明顯負載。

當信號幅值相當低時，便需要采用1X探頭；但對于中低幅值成分混合的信號，采用1X/10X衰減比可調探頭則更為方便。無源探頭的典型帶寬范圍為小于100 MHz ~ 500 MHz。對于50歐姆環境中所遇到的高速（高頻）信號，需要采用50歐姆的探頭，其帶寬可達數千兆赫茲，上升時間可達100 ps甚至更快。

無源探頭中包含一個低頻調整控件，在探頭連接至示波器時使用。低頻補償用于使探頭的電容與示波器輸入端的電容相匹配。高頻調整控件僅適用于50 MHz以上的工作頻率。特定供應商用于更高頻率的無源探頭會在出廠前完成調整，所以僅須執行低頻調整。而有源探頭則無須執行這些類型的調整，因為它們的屬性和補償均在出廠前便已確定。

有源探頭

有源探頭的優點包括對信號源的負載很低，探頭頂端具有可調的直流偏置（對直流電平上疊加的交流信號具有高分辨率），以及能夠被示波器自動識別，無須手動調節。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晶體管等有源元件，其輸入電容非常低，對于在大頻率范圍內保持高輸入阻抗來說很有好處。它們還可以用來測量阻抗未知的電路，并且允許使用更長的接地線。由于有源探頭的負載極低，所以當連接至高阻抗電路時（無源探頭的負載相對來說過大），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工作，而有源探頭的阻抗取決于信號的頻率。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，機械可靠程度比不上無源探頭。

差分探頭

盡管可以對各個信號采用單獨的探頭進行探測并測量出差分信號，但最佳方法仍然是采用差分探頭。差分探頭利用內置的差分放大器對兩個信號進行相減，因此僅占用一個示波器通道，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用中。

電流探頭

電流探頭通過測量電流流經導體時所產生的電磁通量場來測量電流。然后，電磁通量場會被轉換成為對應的電壓，以供示波器進行測量和分析。當示波器的測量與數學功能結合使用時，電流探頭讓用戶能夠執行各種各樣的功率測量。

高壓探頭

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