你真的了解示波器探头？
PART/01 探头基本介绍
探头是连接被测电路与示波器的器件，它可将被测的电信号从测量点引入到示波器，使得示波器可以测试和分析电子电路。
理想的探头应具有如下特点：
极高抗噪性
绝对的信号保真度
对被测电路的影响尽可能小
探头与被测点连接十分方便
PART/02 探头的指标
01衰减系数
指探头信号幅值的衰减比例。典型的衰减系数有1×、10×、100×。1× 探头不会对信号进行衰减，10× 探头会将信号衰减10倍再输入示波器。
早期我们使用探头时（如图1），需要人工在示波器上设置与探头相同的衰减系数，才能测得真实的数值，一般探头有1×和10×两个档位。
现在部分探头上有一个检测针脚（如图2），示波器可以通过这个针脚来自动检测读取探头的衰减系数，并自动改变示波器屏上显示的垂直衰减范围，但前提是示波器本身支持自动识别探头，探头也支持被识别。
02 带宽
探头的带宽和示波器的带宽定义一样，通常指正弦波信号衰减到-3dB时的频率，此时测得的信号幅度只有真实信号的70.7%。200MHz探头就有200MHz带宽，1GHz探头就有1GHz带宽。
带宽代表着探头能传送多大频率的信号给示波器，如果探头带宽不够，信号会被严重衰减。
探头带宽的选择：
探头带宽不是越高越好，因为噪声均匀分布在各个频率之间，探头带宽越高，引入信号的噪声也就越多。应基于探头带宽不低于示波器带宽的原则，才能使探头充分利用示波器的带宽。
当探头带宽小于示波器带宽时，系统带宽会受到限制而产生波形失真，这便是探头和示波器之间的不匹配造成的。
如果被测信号的频率范围低， 建议选择低带宽探头，因为低带宽探头的灵敏度高，对于需要精确测量信号微小变化的应用非常重要。而高带宽探头响应时间快，可以更好地跟踪瞬变信号，在射频工程、无线电通信等领域可提供更准确的测量结果。
03 上升时间
如果需要测量方波信号，就需要考虑探头的上升时间，指的是输出信号从10%上升至90%所需的时间。一般探头带宽越高，灵敏度越高，同时上升时间越短，被测信号的还原度就越高。
测试具有上升沿的信号，示波器上测得的上升沿时间是各个器件上升时间的平方和的方根值。举个简单的例子，如方波信号上升沿时间为5ns，则经过一个上升时间为2ns的探头，最终的上升时间就大致为：
如果换成0.5ns的探头，则总上升时间为：
因此在测量信号的上升时间或下降时间时，为了尽可能还原真实信号，就需要选择探头上升时间远小于被测信号上升时间的探头，一般需要3~5倍。
04 输入电压
输入电压指示波器探头能测多高电压，不同类型的探头有不同的最大电压范围。比如一般10×的无源探头的最大输入电压为300V RMS CAT Ⅱ。
其中CAT Ⅱ 指的是一类测试场景，300V RMS CAT Ⅱ指的是在CAT Ⅱ类测试场景下可以测量的最大电压，且这个电压值会随着频率的变化而变化。一般厂家会给出探头的电压额定曲线，如图：
05 输入电容
输入电容是探头输入端与地之间所存在的电容，输入电容的大小会影响探头的频率响应和输入阻抗，频率响应是指探头在不同频率下对输入信号的响应能力。
输入电容越小，探头的频率响应越高，对高频信号的响应能力越强，同时稳定性越强，容易抵抗外界的干扰，抗噪性能好。所以在一些对稳定性和噪声性能要求较高的应用中，通常选择较小输入电容的探头。
06 输入电阻
输入电阻指探头输入端的电阻，它决定了探头对被测电路的影响程度。
输入阻抗越大，探头对被测电路的负载影响越小，精度越高。而输入阻抗过低时，会产生过大的负载，从而影响到被测电路的工作状况。
07 示波器补偿范围
无源探头是通用设备，但在不同示波器或不同通道使用时，都会存在误差。因此，探头一般带有一个补偿网络，可对探头进行补偿校准。
通过探头补偿可以提高示波器测量的准确性和精度，保证数据的可靠性，如果补偿不足或者补偿过度，就会测得错误的数据。
当示波器更换新探头或探头长时间未使用时，我们应该对探头进行补偿校准。校准需使用探头包装里的螺丝刀拧动可调电容旋钮。
具体校准过程如下：
把探头的BNC接至通道1，另一端接到示波器校准信号输出端口。
将探头的衰减比调到x10档，同时将示波器上探头接入通道的倍率调成一致。
观察示波器产生的方波形状是否为标准的方波。如果探头有过补偿或欠补偿，得到的方波有过冲或上升沿顶部变缓现象，如下图。
通过螺丝刀调节探头上面的螺丝孔位置，调节补偿电容，使得方波波形达到标准状态。
准完成。
欠补偿
过补偿
标准信号
08 电缆长度
示波器探头的电缆长度也会对信号产生影响，电缆长度过长，杂散电容与电感越多，会导致一定的传播延时，造成信号失真。但这个延时一般不会造成群延时的失真，不会对测量造成影响。
只有使用两个通道以上一起测量时，特别是使用电压探头与电流探头一起进行功率测量时，不同探头之间的延时就会造成很大的影响。
如要进行准确的功率损耗测量，利用相位校准板可以快速校准电流探头和电压探头的相位。鼎阳科技的相位校准板（DF2001A）可执行电流和电压通道时滞校准，校正电流和电压探头之间的时间延迟。
