文档介绍：示波器探头原理
示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用范围，使得示波器可以在线测试和分析被测
电子电路，如下图：
图1?环波器探头的作用
??????探头的选择和使用需要考虑如下两个方面:
?????惧一：因为探头有负:1000:1等）。因为需要使用耐高压的元器件，所以高压探头一般物理尺寸较大。
SEIggpe
Input
Capacrtance
图9???高压探头的结构三、有源探头
???娥们先来观察一下用600MHz无源探头和有源探头测试1ns上升时间阶跃信号的影响。
使用脉冲发生器产生一个1ns的阶跃信号，通过测试夹具后，使用SMA电缆直接连接到一个带宽的示波器上，这样示波器上会显示一个波形（如下图中的兰色信号），把这个波形存
为参考波形。然后使用探头点测测试夹具去探测被测信号，通过SMA直连的波形因为受探
头负载的影响而变成黄色的波形，探头通道显示的是绿色的波形。然后分别测试上升时间,可以看出无源探头和有源探头对高速信号的影响。
图10??沅源探头和有源探头对被测信号和测量结果的影响
???出体测试结果如下：
???征用1165A600MHz无源探头，使用鳄鱼嘴接地线：受探头负载的影响，上升时间变为：；
探头通道显示的波形存在振铃，上升时间为：；
???征用1156A有源探头，使用5cm接地线：受探头负载的影响较小，上升时间仍为：1ns；
探头通道显示的波形与原始信号一致，上升时间仍为：1ns。
???徉端有源探头结构图如下，使用放大器实现阻抗变换的目的。单端有源探头的输入阻抗
较高（一般达100Kohm以上），而输入电容较小（一般小于1pf）,通过探头放大器后连接到
示波器，示波器必须使用50ohm输入阻抗。有源探头带宽宽（现在可达30GHz）,而负载小，但是价格相对较高（一般每根探头达到同样带宽示波器价格的10%左右），动态范围较小（这
个需要注意，因为超过探头动态范围的信号，不能正确测试。一般动态范围5V左右），比
较脆弱，使用需小心。
Probe Tip
图11??w■源探头结构
????分分探头结构图如下，使用差分放大器实现阻抗变换的目的。差分探头的输入阻抗较
高（一般达50Kohm以上），而输入电容较小（一般小于1pf）,通过差分探头放大器后连接到示波器，示波器必须使用50ohm输入阻抗。差分探头带宽非常宽（现在可达30GHz）,
负载非常小，具有较高共模抑制比，但是价格相对较高（一般每根探头达到同样带宽示波器
价格的10%左右），动态范围也较小（这个需要注意，因为超过探头动态范围的信号，不能正确测试。一般动态范围3V左右），比较脆弱，使用需小心。
????分分探头适合测试高速差分信号（测试时不用接地），适合放大器测试，电源测试，适
合虚地测试等应用。
图12??差分探头结构
???如流探头也是有源探头，利用霍尔传感器和感应线圈实现直流和交流电流的测量。电流
探头把电流信号转换成电压信号，示波器采集电压信号，再显示成电流信号。电流探头可以
测试几十毫安到几百安培的电流，使用时需要引出电流线（电流探头是把导线夹在中间进行
测试的，不会影响被测电路）。
???如流探头在测试直流和低频交流时的工作原理：
???*电流钳闭合，把一通有电流的导体围在中心时，响应地会出现一个磁场。这些磁场使
霍尔传感器内的电子发生偏转，在霍尔传感器的输出产生一个电动势。电流探头根据这个电
动势产生一个反向（补偿）电流送至电流探头的线圈，使电流钳中的磁场为零，以防止饱和。
电流探头根据反向电流测得实际的电流值。用这个方法，能够非常线性的测量大电流，包括
交直流混合的电流。
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图13???电流探头测试直流和低频时的工作原理
???如流探头在测试高频时的工作原理：
???做着被测电流频率的增加，霍尔效应逐渐减弱，当测量一个不含直流成分的高频交流电流时，大部分是通过磁场的强弱直接感应到电流探头的线圈。此时，探头就像一个电流变压
器，电流探头直接测量的是感应电流，而不是补偿电流，功放的输出为线圈提供一个低阻抗
的接地回路。
Curmrft
M
Supply
H 相加 F/Equency 4C Curr9ni
2arc Datpid
N© Oulpul Voltage
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