為什么有這么多示波器探頭怎么區(qū)分和選擇？示波器探頭有哪些指標(biāo)需要關(guān)注？

　　問題分析:

　　不了解探頭的作用和具體指標(biāo)

　　如何解決：

　　按照探頭分類，探頭主要指標(biāo)，對(duì)測(cè)量影響展開講解。

　　講解內(nèi)容：

　　內(nèi)容一：為什么有這么多示波器探頭，怎么區(qū)分和選擇？

　　區(qū)分解答：

　?、贌o源電壓探頭：無源探頭由導(dǎo)線和連接器制成，在需要補(bǔ)償或衰減時(shí)，還包括電阻器和電容器。探頭中沒有有源器件(晶體管或放大器)，因此不需為探頭供電。

　　②有源電壓探頭：有源探頭包含或依賴有源器件操作，如晶體管。最常見的情況下，有源器件是場(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，一般為幾皮法拉，最低不到1皮法拉。這種超低電容可以實(shí)現(xiàn)用戶希望的多種效應(yīng)。

　?、鄄罘痔筋^：差分信號(hào)是互相參考、而不是參考接地的信號(hào)。

　?、芨邏禾筋^：“高壓”是相對(duì)概念。在半導(dǎo)體行業(yè)中視為高壓，在電源行業(yè)中實(shí)際上沒有任何意義。但從探頭角度看，我們可以把高壓定義為超過典型的通用10X無源探頭可以安全處理的電壓的任何電壓。一般來說，通用無源探頭的最大電壓在400-500 V左右(DC+峰值A(chǔ)C)。另一方面，高壓探頭的最大額定電壓可以高達(dá)上萬伏。

　?、蓦娏魈筋^：流經(jīng)導(dǎo)線的電流會(huì)導(dǎo)致在導(dǎo)線周圍形成電磁通量場(chǎng)。當(dāng)前探頭是為傳感這個(gè)通量場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)而設(shè)計(jì)的，并把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓，以使用示波器進(jìn)行測(cè)量。這允許使用示波器查看和分析電流波形。

　?、捱壿嬏筋^：由于各種原因，數(shù)字系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生問題。盡管邏輯分析儀是識(shí)別和隔離發(fā)生的故障的主要工具，但邏輯故障的實(shí)際成因通常是由于數(shù)字波形的模擬特點(diǎn)導(dǎo)致的。脈寬抖動(dòng)、脈沖幅度畸變和普通的老式模擬噪聲和串?dāng)_都可能會(huì)引起數(shù)字問題。分析數(shù)字波形的模擬特點(diǎn)要求使用示波器。這時(shí)就可以結(jié)合邏輯探頭來讓示波器完成邏輯分析。

　?、吖饨涌谔筋^：光接口探頭是一種光電轉(zhuǎn)換器。在光接口一側(cè)，必須選擇符合特定光接口連接器和光纖類型或被測(cè)器件光接口模式的探頭。在電接口一側(cè)，則應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)的探頭與示波器匹配標(biāo)準(zhǔn)。

　?、嗥渌筋^類型：

　　選擇解答：

　　在選擇探頭時(shí)要考慮幾個(gè)基本信號(hào)源問題，即信號(hào)類型、信號(hào)頻率成分、幅度大小等。

　　我們展開來說說：

　　一．探頭選擇的第一步是評(píng)估要探測(cè)的信號(hào)類型。常見信號(hào)類型有：①電壓信號(hào)；②電流信號(hào)；③邏輯信號(hào)；④其他信號(hào)。根據(jù)不同信號(hào)類型選擇具有不同應(yīng)用功能的示波器探頭。

　　二．探頭選擇的第二步是確認(rèn)信號(hào)頻率成分。不管是什么類型，所有信號(hào)都有頻率成分。DC信號(hào)的頻率為0 Hz，純正弦曲線擁有單一的頻率，這一頻率是正弦曲線周期的倒數(shù)。所有其它信號(hào)都包含多個(gè)頻率，頻率值取決于信號(hào)波形。

　　三．探頭選擇的第三步是確認(rèn)信號(hào)上升時(shí)間。信號(hào)上升時(shí)間也決定了要匹配的帶寬大小，要結(jié)合示波器帶寬共同考慮。

　　四．探頭選擇的第四步是確認(rèn)信號(hào)源阻抗。

　　對(duì)于示波器來說：所有示波器都有輸入電阻和輸入電容。為最大限度地傳送信號(hào)，示波器的輸入電阻和電容必須與探頭輸出的電阻和電容相匹配。

　　對(duì)于測(cè)試信號(hào)來說：①.探頭的阻抗與信號(hào)源阻抗相結(jié)合，產(chǎn)生新的信號(hào)負(fù)荷阻抗，其在一定程度上會(huì)影響信號(hào)幅度和信號(hào)上升時(shí)間。②.在探頭阻抗明顯高于信號(hào)源阻抗時(shí)，探頭對(duì)信號(hào)幅度的影響可以忽略不計(jì)。③.探頭尖端電容也稱為輸入電容，影響著信號(hào)的上升時(shí)間展寬。最好選擇高阻抗、低電容探頭，以最大限度降低信號(hào)源的探頭負(fù)荷。

　　五．探頭選擇的第五步是確認(rèn)信號(hào)幅度(最大值,最小值)，根據(jù)實(shí)際被測(cè)信號(hào)大小來匹配合適測(cè)量范圍的探頭。

　　六．探頭選擇的第六步是確認(rèn)測(cè)試點(diǎn)形狀（類似像帶引線的器件，表面封裝等）

　　其是否足夠，剛好把探頭接觸到測(cè)試點(diǎn)上、在示波器上觀察信號(hào)？還是必需使探頭連接測(cè)試點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行各種電路調(diào)節(jié)？對(duì)前一種情況，適合采用針式探頭尖端；而對(duì)后一種情況，則要求某類可收縮的掛鉤探頭尖端。測(cè)試點(diǎn)的規(guī)格也影響著探頭選擇。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的探頭和附件特別適合探測(cè)連接器針腳、電阻器引線和背板。但為了探測(cè)表面封裝電路，就得使用帶有為表面封裝應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的附件的小型探頭。

　　內(nèi)容二：示波器探頭有哪些重點(diǎn)指標(biāo)需要關(guān)注？

　　①帶寬(通用指標(biāo))：所有探頭都有帶寬。10 MHz探頭有10 MHz的帶寬，100 MHz探頭有100 MHz的帶寬。探頭的帶寬是指探頭響應(yīng)導(dǎo)致輸出幅度下降到70.7%(-3 dB)的頻率。

　?、谒p系數(shù)(通用指標(biāo))：所有探頭都有一個(gè)衰減系數(shù)，某些探頭可能會(huì)有可以選擇的衰減系數(shù)。典型的衰減系數(shù)是1X、10X和100X。衰減系數(shù)是探頭使信號(hào)幅度下降的程度。1X探頭不會(huì)降低或衰減信號(hào)，而10X探頭則會(huì)把信號(hào)降低到探頭尖端幅度的1/10。探頭衰減系數(shù)允許擴(kuò)展示波器的測(cè)量范圍。例如，100X探頭允許測(cè)量幅度高出100倍的信號(hào)。

　?、圩畲箢~定電壓(通用指標(biāo)):應(yīng)避免接近探頭最大額定值的電壓。最大額定電壓取決于探頭機(jī)身或測(cè)量點(diǎn)上探頭器件的額定擊穿電壓。

　?、茌斎腚娙?通用指標(biāo))：探頭尖端上測(cè)量的探頭電容。這是探頭在被測(cè)電路測(cè)試點(diǎn)或被測(cè)器件上的電容。探頭尖端電容非常重要，因?yàn)樗绊懼鴾y(cè)量脈沖的方式。低頭部電容最大限度地降低了進(jìn)行上升時(shí)間測(cè)量的誤差。此外，如果脈沖的時(shí)長(zhǎng)低于探頭RC時(shí)間常數(shù)的五倍，會(huì)影響脈沖的幅度。探頭還對(duì)示波器輸入表示電容，這只探頭電容應(yīng)與示波器電容相匹配。對(duì)10X和100X探頭，這一電容稱為補(bǔ)償范圍，它不同于頭部電容。對(duì)探頭匹配，示波器的輸入電容應(yīng)位于探頭的補(bǔ)償范圍內(nèi)。

　?、菥?通用指標(biāo))：對(duì)電壓傳感探頭，精度一般是指探頭對(duì)DC信號(hào)的衰減。探頭精度的計(jì)算和測(cè)量一般應(yīng)包括示波器的輸入電阻。對(duì)電壓傳感探頭，精度一般是指探頭對(duì)DC信號(hào)的衰減。探頭精度的計(jì)算和測(cè)量一般應(yīng)包括示波器的輸入電阻。

　?、拮畲箢~定輸入電流(電流探頭)：最大額定輸入電流探頭可以接受、同時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)規(guī)定性能的總電流(DC加峰值A(chǔ)C)。在AC電流測(cè)量中，必須根據(jù)頻率降低峰到峰額定值，以計(jì)算最大總輸入電流。

　?、咦畲箢~定峰值脈沖電流(電流探頭)：不應(yīng)超過這一額定值，它考慮了磁芯飽和及可能損壞設(shè)備的次級(jí)電壓積累。最大額定峰值脈沖電流通常規(guī)定為安培秒乘積。

　?、嚅T限電壓(邏輯探頭)：邏輯探頭測(cè)量和分析信號(hào)的方式不同于其它示波器探頭。邏輯探頭不測(cè)量模擬細(xì)節(jié)，而是檢測(cè)邏輯門限電平。在您使用邏輯探頭把混合信號(hào)示波器連接到數(shù)字電路上時(shí)，您只關(guān)心信號(hào)的邏輯狀態(tài)。這時(shí)只有兩種關(guān)心的邏輯電平。在輸入超出門限電壓(Vth)時(shí)，電平稱為“高”或“1”；相反，低于Vth的電平為“低”或“0”。在對(duì)輸入采樣時(shí)，混合信號(hào)示波器會(huì)存儲(chǔ)一個(gè)“1”或一個(gè)“0”，具體視相對(duì)于電壓門限的信號(hào)電平而定。