如何选择您需要的探头？
2024-04-08
一、探头的种类
在使用探头进行测量前，需要根据被测信号类型选择相应的探头。常见信号有：电压信号、电流信号、逻辑信号及其它信号。根据信号类型，可将探头类型细分如下：
二、电压探头
电压和电流探头两个大类下又可分为无源探头和有源探头。
无源探头指不需要给探头供电就能正常使用，整个探头都由无源器件构成，如电阻、电容等。无源探头是最经济耐用的探头，其测试的精度和可靠性高，不会受到电源噪声或其他干扰的影响；缺点是带宽受限，不适合测量大功率或大电流信号。更适用于测量较低频率信号、高电压信号、交流信号、热电偶信号等。
有源探头指需要给探头供电才能正常使用，它内部含有一个放大器，在将信号传送到示波器之前，能够先放大被测信号，从而提高测量精度。有源探头带宽高、输入电容小、地环路小；缺点是动态范围小、静电敏感、校准麻烦且价位高，不适合测量电源纹波。更适用于测量高频率信号、低电压信号、直流/交流信号、高速信号，通常配合示波器50Ω输入阻抗使用。
01 高阻无源电压探头
高阻无源电压探头是最常用的探头，通常提供1×，10×、100× 的衰减系数。10:1的高阻无源电压探头是最常见的，对信号幅度是1V或更低的可用1× 倍率。大部分高阻无源电压探头的带宽范围在70MHz ~ 500MHz或更高的带宽之间，价格在几十到上千元不等，且通常要求示波器输入阻抗为1MΩ。
优点：
△ 高输入电阻
△ 价格便宜、坚固耐用
缺点：
△ 高输入电容
△ 与50欧姆系统不兼容
△ 必须经过补偿
应用
△ 低功率设备
△ 电子设备维修
△ 生产工程测试研发
鼎阳具有：
02 低阻无源电压探头
低阻无源电压探头又称为50欧姆探头，带宽可达10GHz，具有快速的上升时间，但输入阻抗低，会产生较大的负载，易影响被测电路的工作状况。
优点：
△ 价格便宜
缺点：
△ 输入阻抗低
应用
△ 要求示波器输入阻抗为50Ω
△ 高速设备检定、微波通信领域
03 无源高压探头
无源高压探头能够直接测量高压电源或电气设备的电压信号。其是在带补偿的无源探头的基础上，增大输入电阻，使得衰减加大（如100:1或1000:1等)，测量范围通常为几百伏至数千伏。
优点：
△ 安全性和可靠性高
缺点：
△ 测量精度较低
△ 不适用于对信号精度要求较高的场合
应用
△ 测量高电压信号
△ 测量电力系统中的高压电源、继电器和开关等设备的电压信号
鼎阳具有：
04 有源高压单端探头
高压单端探头通常用于测量低于40 kV 以地参考的信号，输入电容低，带宽高，通常为几百MHz，同时具有极高的输入阻抗，通常在几十MΩ、上百MΩ。
应用：
△ 电源设计
△ 功率半导体
△ UPS 系统
05 有源低压单端探头
低压单端探头带宽较高，通常用于测量低于 12V 以地参考的高速信号，具备很低的输入电容（0-1pF），对电路负载影响很小。
应用：
△ 检验、调试和表征高速设计
△ 信号完整性、抖动和定时分析
△ 制造工程和测试
鼎阳具有：
06 有源高压差分探头
高压差分探头是一种电信号测量仪器，能够测量电路中两个点之间的电位差，适用于分析信号传输中的噪声和干扰等问题。
优点：
△ 测量精度高
缺点：
△ 价格昂贵
应用
△ 差分信号测量
△ 浮地系统测量
△ 开关电源设计
△ LED照明
△ 高压电缆
△ 变压器
鼎阳具有：
07 有源低压差分探头
有源低压差分探头一般用于低压高速信号的测量。
优点：
△ 带宽高
△ 输入阻抗高
△ 输入电容低
缺点：
△ 量程低
应用
△ 车载总线测量(CAN、LIN、FlexRay)
△ 数字系统的差分信号
△ 机械工程与测试
鼎阳具有：
三、电流探头
电流探头能够测量导线中电流的大小，通过打开电流钳的钳口，包围住导体形成一个磁场环，在不破坏导线的情况下测量流经导线的电流，进而测量电流大小，这是一种安全简单且精确的途径。
电流探头虽然没有电压探头那么常见，但是它的作用是其他探头无法代替的。当电流探头与电压探头配合使用时能够测量功率、相位等数据，对于测试测量系统来说非常有用。
01 AC电流探头
AC电流探头通常是无源探头，是示波器测试交流电流最常用的探头，成本低，但不能测量直流分量。
应用：
△ 电源
△ 新能源
△ 电力系统
△ 汽车电子
△ 工业/消费电子产品
02 DC/AC电流探头
DC/AC电流探头通常是有源探头，可以同时测量直流或交流信号。其又分为低频探头和高频探头，低频探头带宽低，通常在几百kHz以下，精度也较低。高频探头带宽高，通常在几MHz以上，精度也较高，上升时间可达ns级别。
应用：
△ 电源
△ 电机驱动
△ 工频测量
△ 半导体器件设计
△ 逆变器/变压器设计
△ 交通运输设备系统设计
鼎阳具有：
四、逻辑探头
逻辑探头可以将数字信号转换为电压信号在示波器显示，主要用于检测数字电路中的信号，帮助工程师分析数字电路的工作情况。
逻辑探头通常具有多个通道，可以同时测试多个数字信号。SIGLENT的16路逻辑分析仪（SLA1016）可以同时测量16路数字逻辑信号，在验证数字电路设计、FPGA验证等领域有着广泛的应用，帮助工程师快速准确地测试和分析数字电路的性能和行为。
五、其他类型探头
01 近场探头
近场探头通常搭配频谱分析仪使用，通过探头扫描电子部件或外壳表面来查找干扰源。SIGLENT的SSA3000X Plus频谱分析仪搭配SRF5030T近场探头套装，可在研发实验室进行诊断和调试，以及在屏蔽室进行预兼容测试，识别物体周围的磁场强度和方向等。
应用：
△ 精确定位磁场干扰源
△ 电磁场强度检测
△ EMI测试
02 光隔离探头
光隔离探头是一种特殊的探头，其将被测信号转换为光信号，光信号再转换为电信号，最后处理显示在示波器上。它可以将测试点与示波器完全隔离，避免了电气干扰和信号衰减等问题。光隔离探头具有高带宽、高准确性、高稳定性和极强的抗干扰能力，但制作成本高，且后期维护麻烦。
应用：
△ 光通信
△ 电力安全监测系统
△ 新能源及功率半导体领域
△ 计算机设备的测试和维护
△ 血氧仪、心电图机等医疗设备
03 温度探头
温度探头是普通电压探头与热敏电阻或热电偶等温度传感器的组合，其能将设备表面的温度转换为电信号，传输到示波器中进行显示和分析。温度探头只需与被测设备接触即可进行测量，可帮助工程师在研发、生产和维护过程中，实时监测设备的温度变化，及时发现设备过热等异常情况。
六、探头的选择
在选择探头时，其规格和特性是重要的考虑因素，它们既要与示波器的带宽和输入阻抗匹配，又要将对被测电路的影响减到最小。为了确保所选的探头能满足应用需求，z6尊龙凯时需要了解一些规格参数，如带宽、上升时间、动态范围和负载效应等。
带宽：
带宽是探头的一项关键指标，它决定了探头处理信号的能力。通常探头的带宽应能覆盖被测信号的频率范围，同时探头的带宽尽量等于或大于示波器的带宽。
合适的探头带宽可以确保准确捕获和显示信号的细节，提高测量的准确性和可靠性。通常高带宽意味着探头能更好地捕获高频信号，如果探头带宽过低，可能会导致信号的边缘模糊或丢失高频成分，无法进行准确测量。
上升时间：
需要根据被测信号的特性来选择合适的上升时间，通常探头带宽越高，上升时间越短。对于高速信号的测量，如脉冲信号或高频信号，需要选择上升时间较小的探头，因为高速信号的边缘变化非常快，需要探头有快速的响应能力才能准确地捕捉到信号的变化。
动态范围：
探头的动态范围是指探头能够准确测量的最小信号电压~最大信号电压的范围。如果被测信号的幅度变化范围很大，或者需要在示波器上同时显示大信号和小信号，就需要选择动态范围较大的探头，以保证能够准确测量和显示所有信号。
阻抗匹配：
探头的输入阻抗要与示波器的输入阻抗相匹配，这样对被测电路的负载作用最少。如果阻抗不匹配，可能导致信号失真或测试误差。
500MHz带宽以下的低端示波器输入阻抗一般为1MΩ，高端示波器输出阻抗一般为50Ω。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10:1探头。
如示波器的输入阻抗是 1MΩ，可以选择输入阻抗为10MΩ探头，这样的探头测的信号能有衰减 10 倍，对被测信号负载效应小，又能与示波器输入阻抗匹配。
负载作用：
不同类型的探头也有不同的负载效应，为了减小探头的负载效应，尽量选择高输入阻抗的探头，以减小对被测电路的影响。无源探头的负载效应较小，适用于测量大多数信号；而有源探头的负载效应较大，但频率响应和信号保真度更好，适用于测量高速和高精度的信号。
地线：
探头的接地线要尽量短，把电感减到最小。地线夹子要接触良好，能够夹紧被测物体，如果夹子接触不良，会导致地线电阻增加，从而影响测量精度。如果高阻探头接地不良且难以解决，可以考虑使用其他类型的探头，如低阻探头或差分探头等，或者使用与探头匹配的连接器和夹具。
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