探頭抓瞎？ STOP！（上）

探頭作為測試系統(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，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)成一個整體的測試系統(tǒng)，將一起對測試結(jié)果產(chǎn)生作用。事實(shí)上，單臺示波器和單個探頭各有其帶寬和上升時間等指標(biāo)，但并沒有一個簡單的公式可以計算這個系統(tǒng)的指標(biāo)。通常，我們會為示波器推薦特定的探頭，同時標(biāo)明整個系統(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，需要考慮到可能存在無法預(yù)期的測試結(jié)果。其次，為保證探頭對被探測電路的影響最小，一款理想的探頭應(yīng)該提供絕對的信號保真度，對原始信號沒有任何影響，并且非常容易連接到被測電路。但實(shí)際情況是，探頭一定會影響你的測試。但通過選擇合適的探頭，并且慎重考慮您的測試應(yīng)用，您可以將影響降至最低。

通常需要考慮信號的類型。是電壓還是電流？是單端信號還是差分信號？

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

2.測試系統(tǒng)的上升時間也是必須考慮的因素，它將影響對被測信號上升時 間的測量，測試系統(tǒng)的上升時間需要比被測信號上升時間快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信號的阻抗。而測試點(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。（參見下圖）

無源電壓探頭

無源探頭由導(dǎo)線和連接器制成，在需要補(bǔ)償或衰減時，還包括電阻和電容。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。由于相對簡單，無源探頭一般是最堅固、最經(jīng)濟(jì)的探頭。它們使用簡便，也是使用最廣泛的探頭。

無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)。在這些無源探頭中，10X 無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的廠商（首款無源1GHz探頭TPP1000可參考之前博文）。

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

2. 升級款無源電壓探頭——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；TPP0850同樣用于單端高壓信號測量，DC+PK為2500V，帶寬高達(dá)為800MHz。TPP0850和TPP0502系列無源探頭適用于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。最常見的情況下，有源設(shè)備是一種場效應(yīng)晶體管(FET) 。FET 輸入的優(yōu)勢是，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試點(diǎn)上進(jìn)行測量，而負(fù)載效應(yīng)的風(fēng)險要低得多。另外，由于低電容降低地線影響，可以使用更長的地線。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源探頭嚴(yán)重負(fù)荷的高阻抗電路上。

既然有這些優(yōu)勢，那為什么還要使用無源探頭呢？這是因?yàn)橛性碏ET 探頭沒有無源探頭的電壓范圍。有源探頭的線性動態(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

許多情況下信號電壓是差分電壓，即信號存在于兩個點(diǎn)或兩條線中，這兩個點(diǎn)或兩個信號都沒有處于接地或公共電位。這種差分信號在電話語音電路、計算機(jī)磁盤讀通道和多相電源電路十分常，例如如硬盤驅(qū)動讀通道信號、多相位電源系統(tǒng)等，這些信號實(shí)質(zhì)上是“浮”于地的。此時需要使用差分探頭。

泰克新款高壓差分探頭P5201，以極具震撼力的價格提供25MHz帶寬、1400V差分動態(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量浮動電路。P5201高壓差分探頭把浮動信號轉(zhuǎn)換成低壓參考地電平信號，然后可以在任何參考地電平的示波器上安全簡便的顯示這些信號。（未完待續(xù)）