示波器探头的最佳匹配如何实现

示波器探头是在测试点或信号源和示波器之间建立了一条物理和电子连接；实际上，示波器探头是把信号源连接到示波器输入上的某类设备或网络，它必须在信号源和示波器输入之间提供足够方便优质的连接。

探头通常按测量对象进行分类，分类如图1所示。其中，高阻无源探头、高压差分探头和电流探头是我们最为熟悉的，接下来做一个简要的介绍。

图1 探头分类

高阻无源探头

从实际需求来说，带补偿的高阻无源电压探头使用比例最大，可以满足大多数的低速数字信号、电源和其它的一些典型的示波器使用。

此类探头具备较高的输入电阻（一般1MΩ以上），可调的补偿电容，当首次接上示波器时，一般需要以调节棒调整电容值，以匹配示波器输入电容，消除低频或高频增益。图2左边为欠补偿波形，中间为正常波形，右边为过补偿波形。

图2左边为欠补偿波形，中间为正常波形，右边为过补偿波形。

无源探头补偿

如ZDS2024PLUS标配ZP1025S高阻无源电压探头，具体参数如下表：

高压差分探头

首先介绍下差分的概念：差分信号是互相参考，而非参考接地的信号。高压差分探头实质上是由两个对称的电压探头组成，分别对地有良好绝缘和较高阻抗，可以在更宽的频率范围内提供很高的共模抑制比，可将任意间的两点浮接信号，转换成对地的信号，主要用于开关电源等行业测试，原理图如图3所示。

图3 高压差分探头原理

常见高压差分探头具体参数：

电流探头

电流探头是利用霍尔传感器和感应线圈实现直流和交流电流的测量，其工作原理是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。

图4 电流探头

电流探头优点是不用断开供电线就可以进行电流测量，典型应用场合是系统功率测量、功率因子测量、开关机冲击电流波形测量等。主要缺点在于其小电流的测量能力受限于示波器的底噪声，所以小电流测量能力有限。

2. 如何选择合适的探头？

以上对一些常见的探头进行了简要的介绍，那么应该如何选取一款合适的探头呢？该关注探头的哪些参数呢？

1.阻抗匹配：探头的输入阻抗要与所用示波器的输入阻抗匹配，以减小对被测电路的负载作用。对于低输入阻抗的示波器，应选择有源探头或50Ω输入阻抗的探头；对于高输入阻抗的示波器，应选择×10的探头。例如示波器的输入阻抗是1MΩ/10pF，探头输入阻抗最好是10MΩ/1pF，这样的探头既有10倍的信号衰减，对被测信号的负载小，又能与示波器输入阻抗匹配。

2.带宽：探头的带宽要等于或大于示波器的带宽。若观察纯正弦信号，探头带宽等于被测信号频率的最高值即可；若观察非正弦信号，探头带宽应容纳被测信号的基波和最重要谐波分量。

3.上升时间：为精确地测量脉冲的上升时间和下降时间，系统的上升时间（即示波器和探头上升时间之和）应比被测信号上升时间快3-5倍。

所以为保证测试结果的准确性，要求探头对被测电路的影响最小，且保持最大的信号保真度传送至示波器。若探头以任何方式改变信号或被测电路运行方式，示波器会看到实际信号的失真结果，进而可能导致错误的测量结果，或者误导性的测量结果。只有与示波器和被测电路都匹配良好的探头才是您的最佳选择！