示波器-成也探頭敗也探頭

來源：中翔儀器更新時間：2024-07-13 閱讀：

我們常常比較關(guān)注示波器本身，而忽略了探頭的選擇。實際上探頭是介于被測信號和示波器之間的中間環(huán)節(jié)，如果信號在探頭處就已經(jīng)失真了，那么示波器做的再好也沒有用。

在實際測試過程中，我們應(yīng)當(dāng)選擇合適的示波器探頭，才能得到準(zhǔn)確的測試結(jié)果。探頭的性能會對最終的測試結(jié)果產(chǎn)生直接的影響，用對了可以成就高性能、高精度的測試，用不好也會成為高端示波器性能表現(xiàn)的瓶頸。

探頭分類

常見的示波器探頭有四種：無源探頭、有源探頭、差分探頭和電流探頭。

01 無源探頭

衰減無源電壓探頭是最常用的探頭，常見的無源探頭帶寬都在500MHz以下，大部分中低端示波器都會標(biāo)配兩支或四支無源探頭，它是一種非常方便、價格相對便宜的探頭。高壓探頭和傳輸線探頭也是屬于無源探頭的范疇。

02 有源探頭

有源探頭輸入阻抗高，帶寬也可以做到很高。有源探頭的不利條件是成本高，尺寸大，也需要電源進(jìn)行供電。

03 差分探頭

差分探頭分為有源差分探頭和高壓差分探頭。測試高速信號，特別是差分信號時，只能使用對應(yīng)的有源差分探頭來測試。有源差分探頭具有低的負(fù)載效應(yīng)，更高的信號保真度，高動態(tài)范圍以及微小的溫漂等特點。而在很多高壓信號的測試上，一般使用高壓差分探頭測試。

04 電流探頭

用示波器來測試電流就會用到電流探頭，常用的電流探頭是利用霍爾原理來制作的。它通過測量電路周圍磁場的變化來獲得電流信號。在選擇電流探頭時應(yīng)該注意幾個主要參數(shù)：待測物電流大小、電流頻率、交流還是直流、鉗口的形狀和大小、供電方式、接口形式等。

探頭附件

示波器探頭通常會帶一些附件，例如色環(huán)、調(diào)節(jié)棒和探頭保護(hù)帽。

01 色環(huán)

紅黃綠藍(lán)色的圓圈狀東西，就是色環(huán)?？梢钥吹?，攤頭上已經(jīng)套了兩個藍(lán)色的。這個色環(huán)是塑料材質(zhì)，一端開口，可以隨時卸下來換上別的顏色，色環(huán)不會對被測電路產(chǎn)生影響，只是輔助識別的作用，用在示波器有多個探頭的場合。如下示波器的探頭插口，可以看到有兩種顏色。

如果探頭和示波器是配套的，你可以發(fā)現(xiàn)你的探頭已經(jīng)配好了紅色和藍(lán)色的色環(huán)，你只需要在使用的時候按照相同的顏色查到示波器插頭插口即可。插反也不會對測量有電路影響，只是在測量的時候好區(qū)分。如果你的探頭用壞了，從某寶或市場買來一個，首先得把相應(yīng)的色環(huán)裝好，以便區(qū)分探頭通道。

02 調(diào)節(jié)棒

文章開始的第一張圖中，最黑的那個棒棒就是調(diào)節(jié)棒，在最前面有一個扁平的不銹鋼，形似改錐，這個調(diào)節(jié)棒就是一個改錐，用來調(diào)節(jié)探頭的補(bǔ)償電容，把你的探頭拿出來，找到螺絲孔，如下圖，探頭補(bǔ)償電容調(diào)節(jié)孔在插口處，有的在探針那一端。

什么時候需要調(diào)，調(diào)到什么程度？調(diào)節(jié)方法：找到示波器的校準(zhǔn)信號輸出端口，如下圖，將探極接到信號輸出端口，示波器會出現(xiàn)1KHz的方波型號，觀察信號的波形，調(diào)整到很規(guī)整為止。

03 探針保護(hù)帽

把探極勾摘掉以后，漏出探針的圖片，常用來測試IC的管腳?？粗綐O的探針，當(dāng)你的用它測量IC的某個管腳時，會不會發(fā)生不小心碰到周邊管腳或者使得兩條管腳短路的情況？這時候，探針保護(hù)冒就起作用了。選擇合適的探針保護(hù)帽直接套上去即可。

探頭校準(zhǔn)

拿到探頭，先要校準(zhǔn)，什么樣的探頭需要校準(zhǔn)？除無衰減的探頭（1:1）外，都需要校準(zhǔn)。校準(zhǔn)是探頭首次與一臺示波器使用時必須需要校準(zhǔn)，換不同的臺式示波器測量時，都要校準(zhǔn)。

無源探頭的校準(zhǔn)：校正補(bǔ)償電容。用螺絲刀調(diào)節(jié)無源探頭上的校正電容，使其波形盡量呈矩形，也就是與示波器良好匹配。

有源探頭的校準(zhǔn)：校正直流偏移。有源探頭內(nèi)含放大器等有源器件，因溫漂等原因而使其在不同環(huán)境中引入直流偏移不同。使用前，先插到示波器上預(yù)熱幾分鐘，然后進(jìn)行一次校準(zhǔn)。探頭接好示波器面板自帶的1KHz、0.5V的信號，按VerticalàCal Probe（main），稍等幾分鐘后示波器就自動校準(zhǔn)好了。

電流探頭的校準(zhǔn)：探頭接在示波器的通道1上，按下電流探頭上“DEGAVSS”和“BALANCE”按鈕調(diào)校和校零，校零好后，示波器上CH1顯示出單位“mA”。

注意事項

????手不要觸摸探頭；探頭地就近接被測信號的地；探頭探針就近接被測信號管腳，探頭要盡量與電路板PCB板面垂直；測量時，盡量減小探頭探針與探頭地所構(gòu)成環(huán)路的面積；探頭的地線不要懸空，只能接電路板上的地線，不可以搭接在電路板的正負(fù)電源端。????

小編為您介紹一款常用的探頭，差分探頭，Differential Probes。一種示波器探頭利用差分放大原理設(shè)計出來，就是差分探頭。

　　把任意兩點間的浮接信號，通過差分探頭，變換成為相對地的信號。以供應(yīng)電表、示波器、或電腦計算機(jī)來使用。絕大多數(shù)的電子電路，特別是電機(jī)電路，都會包含有交流抵補(bǔ)(AC OFFEST) 或直流抵補(bǔ)(DC OFFSET)，對地回路可能都沒有。如果不使用差分探頭，用其他非差分探頭測量，這時候帽然的接通示波器將會導(dǎo)致觸電，或者對示波器產(chǎn)生順壞的影響，或者產(chǎn)生電線走火的風(fēng)險。所以很多情況下，對電路的波形測試，差分探頭差分信號探測，更保險，更準(zhǔn)確。

差分探頭工作原理具體是什么呢?

【普通探頭】

（常規(guī)測試的時候，是示波器探針點在被測點，地線接地，測試被測點和地的電壓差。地線通過示波器的地直接和大地相連）

差分探頭原理簡單的說，是一對信號，將它們同時輸入到放大電路里，接著相減，從而抵消干擾信號，過濾出本原信號。構(gòu)成差分探頭放大器，硬件上用直接耦合方式，使用了參數(shù)特性相同的兩個晶體管。首先對兩個輸入端上，同時輸入相位相同且大小相同的信號，不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓信號歸零，這樣就能去掉零點漂移。