原创 测试技术第013篇 示波器无源探头及其使用要点

    相信读者都接触过示波器。示波器好像电子工程师的“眼睛”，让看不见的电流信号可视化，在日常工作、展示时都非常重要。不过，我发现自己不够了解这个工具，也遇到过粗暴使用示波器的同事，相信还有不少人跟我一样吧。从这一篇开始，整理一下示波器相关的知识。

示波器探头（Probe）

    示波器探头是示波器拾取信号的部件。探头内部一个电路，当探头接入被测试电路时，会从被测试电路分走一部分能量，送给示波器处理。

分类

    示波器探头分为电压、电流两类。根据探头工作时是否需要另外供电，探头分为无源（Passive）和有源（Active）两类。根据电压参考点的形式，电压探头可分成单端探头和差分探头。电流探头会按照电流量程大小分为小电流探头和大电流探头。

安全标准

    作为有接触人体可能性的电路，探头需要符合安全标准。目前业内常见规格是CAT-II 300Vrms，可用于直接测量单相220V电源，适合常见的电子实验室环境。如果用于更高的电压，需要按照对应的标准选择适合的探头、配件等。

等效电路

使用前校准

    从等效电路可见，当探头接入被测电路后，会因为电抗特性给真实信号引入延迟和带宽损耗。

    解决办法是利用示波器主机自带的校准信号，调节探头的校准旋钮，复现校准信号。

    例子：测量信号（绿）与真实信号（黄）之间有延迟。    
 

    校准消除了测量信号（绿）与真实信号（黄）之间的延迟。

测量系统的带宽应覆盖被测信号

    电路带宽是指电压增益下降达到3dB时对应的频率。

    （图来自Ref 2）

    示波器本身有带宽限制，探头也有，当示波器和探头一起接入被测电路时，其测量系统的带宽计算公式是：

  计算实例：带宽250MHz的示波器配带宽150MHz的探头，测量系统带宽为128.6MHz。

在测量高频信号时，要消除振荡

    这个问题我认为100MHz以下的电路遇不到。

    高频信号波长短，当传输距离跟波长可以比拟时，如果传输阻抗不连续，那么很容易出现反射引起的振荡现象。

    解决思路就两点：进一步缩短传输距离，也就是测量电路的长度。在传输距离不能改善的情况下，调整阻抗，实现阻抗连续。

本文未标明来源的图均来自Ref 1

Ref

1. 7 Common
Oscilloscope Probing Pitfalls to Avoid. KEYSIGHT. 2023

2. 探头ABC入门手册.Tektronix.2025