如何选择合适的探头？

是德科技 _ 黄腾

    首先恭喜“行色匆匆”童鞋的留言被选为今天的‘示波器日日谈’主题，将获得精美礼品一份。下面开始我们的教程：

　　写在前面

　　探头的种类种类繁多，从测试项目上来说，探头主要分为以下几种：电压探头，电流探头，逻辑探头，光电探头，温度探头以及其他传感器探头。

　　电流探头主要是根据电流类型（交流？直流？）最大可测电流，最小可测电流，探头带宽等规格进行选择，相对来说比较简单；今天我们主要介绍电压探头的选择攻略。

在学习如何选择一款合适的探头之前，首先了解一下探头相关的几个重要参数名词：

1.探头带宽

　　同示波器带宽定义一样，探头带宽的定义也是正弦波经过该探头后幅值下降到-3dB 的频率点，选择探头带宽和选择示波器带宽方法也一样，探头带宽应该和根据待测信号所选的示波器带宽相匹配。

2.探头负载之输入阻抗

　　探头输入阻抗相当于在被测电路上并联了一个电阻，对被测信号有分压和增加负载的作用，选择不当会影响被测信号的幅度和直流偏置。另外还需要注意输入阻抗会随着频率的增加而下降。 

3.探头负载之输入电容

　　探头输入电容相当于在被测电路上并联了一个电容，对被测信号有滤波的作用，影响被测信号的上升下降时间测量结果以及传输延迟，通常输入电容是越小越好。

4.探头衰减比

　　由于示波器或者探头内部电路耐压限制，很多探头在测量信号时先把信号等比例衰减到耐压范围内，示波器显示波形时再同比例放大信号，这个比例系数称为探头的衰减比，高的探头衰减比能够提高探头的最大可测电压，但是同时也会给测量结果带来更多的噪声。因此，衰减比同时决定着测试的最高灵敏度，比如是德科技示波器拥有最高灵敏度1mV/div，使用1:1探头时，能够达到最大灵敏度1mV/div，但是在使用10:1探头时，灵敏度就会降低10倍，变为10mV/div. 在选择探头时，耐压，带宽等规格满足测试要求的情况下应选择最小的衰减比。

5.输入动态范围

　　输入动态范围是指探头所能测试的在示波器屏幕中心线上下的电压范围，比如±2.5V动态输入范围的探头，只能测量示波器屏幕中心线上下2.5V范围内的电压，如果输入信号波动超出这个范围，反映在测量波形上来说就是波形被削波，测量的幅度偏小。

6.偏置范围

　　±2.5V输入动态范围，并不代表探头只能测试小于2.5V的信号，因为探头还有一个指标叫偏置能力，偏置能力是指能够把0V电压基准线调整到和示波器屏幕中心线电压差的能力，根据信号的直流分量设置合适偏置，可以把具有直流分量的动态信号调整到示波器屏幕中心线附近，以满足探头动态输入范围的要求； 下面图片是使用 ±2.5V动态输入范围的探头1130A（通道一，黄色），与BNC线缆同时测量一个含有4V直流分量2V电压peak的正弦波信号所显示的结果：

▲ 1130A 探头不设置偏置，因为信号（通道一，黄色）超出示波器屏幕中心线上2.5V，因此信号失真，远小于BNC测试结果（通道三，蓝色）

▲ 根据信号直流分量设置通道一偏置，因为通道一信号没有超出示波器屏幕中心线上下2.5V范围，因此信号没有失真，测试结果和BNC通道（通道三，蓝色）一致。

学习完探头基本概念之后

我们就可以开始选择合适的探头了

Type 1

　　中高压信号测试，如果待测信号大于24V（一般探头带宽需求都小于500MHz），只有无源探头和高压差分探头可选，相比无源探头，差分探头有更低的输入电容，高的多的共模抑制比以及可以进行浮地测量等好处，但是价格也贵很多。

　　如果待测信号非浮地（负端可以连接大地），对探头输入电容不敏感，并且不需要探头有太高的共模抑制能力时可以选择较为便宜的无源探头，否则就要选择高压差分探头。

选择好合适的探头类型后，再根据待测信号选择合适的探头带宽，衰减比（在耐压满足时衰减比越小越好）等。

Tips：

　　差分探头的耐压规格中除了差模条件下的最大可承受电压外，一般还规定有最大可承受的共模电压，使用时一定要注意被测信号共模电压也不能超出探头规格，否则会造成测试结果不准确甚至损坏探头；差模电压的是两个信号之间的电压差；而共模电压又称对地电压，指的是两个信号分别对地的电压。

Type 2

　　针对低压信号的探头选择，首先判断信号测试所需探头带宽，如果所需带宽大于500MHz，一般选择有源探头，有源探头的选择方法为：

　　❶ 根据待测信号选择合适的探头带宽；

　　❷ 根据信号直流分量确定所需探头的偏置能力；

　　❸ 根据信号高低电平确定所需探头的输入动态范围；

　　❹ 选择合适的探头前端及附件。

Type 3

　　针对低压信号的探头选择，如果所需带宽小于500MHz，则

　　❶ 如果测试信号对输入电容，高频输入电阻负载，抗共模干扰能力等要求不高，同时是非浮地信号，推荐选择价格更低的无源探头；

　　❷ 无源探头选择方法：先计算所需探头带宽，在信号电压满足探头耐压要求时衰减比越小越好（衰减比越小，输入电容越大）。

　　❸ 有源探头选择方法同type2

　　PS：目前市面上探头大多只能测试毫安级电流或电压，那么，微安级电流和电压如何测试呢？ 请关注明天‘示波器日日谈’获取答案。