作者：AirCity 2020.1.117
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1 探头分类
示波器探头有无源探头和有源探头，有源探头又分为差分探头，单端有源探头。此外还有电流探头和逻辑探头。无源探头是最常用的示波器探头。下文介绍常用的几种探头。
1.1 低端无源探头
上图是超低端无源探头，衰减倍数是1X、10X，对应的带宽分别是20MHz、10MHz（探头的带宽也是3dB带宽）。早期的低端示波器用的都是这种探头，价格低廉。如果你对带宽没有特别要求，直接去电子市场就可以买到这种无源探头。
这种探头与示波器之间的接口是标准的BCN接口。
实测这种探头的1X档位，阻抗是350Ω，10X档位是9M欧姆。
这种探头适合测量源阻抗比较低的信号。
这种探头适合测量低速信号，电源纹波。
1.2 一般无源探头
这种探头的带宽通常是500MHz，500MHz以上的通常是有源探头。
一般无源探头和低端无源探头是工程师最常用的探头，它满足了基带工程师大部分的测试需求。我们在探头上能看到其技术指标，如上图，阻抗写的是10MΩ，其实探头本身只有9MΩ，示波器内部是1MΩ，加起来作为示波器输入系统，一共10MΩ。
这种探头适合测量速率不是很高的信号，电源文波等。
如下是泰克的探头产品列表：
是德无源探头：
1.3 有源单端探头
有源探头内部有一个小的有源放大器，有源探头的最大特点是极地的输入电容，通常小于2pF。如此低的电容能在高频时得到高的输入阻抗。
有源探头的输入阻抗通常较高，能用于高阻抗的源端信号测量。
有源探头的带宽通常很高，一般是配合示波器50Ω输入阻抗使用。
特别注意，有源探头不适合测量电源文波，因为其较高的输入阻抗非常容易耦合电路高频噪声。
泰克的有源探头：
是德的有源探头：
1.4 有源差分探头
高带宽，高共模抑制比（CMRR）。差分探头都是有源的。差分探头适用于测量高速信号，有直流偏执的小信号。但差分探头的天生缺陷是输入动态范围小，只能测量小范围信号。差分探头通常非常昂贵。
泰克的有源差分探头：
是德的有源差分探头：
1.5 电流探头
电流探头既可以测量AC电流又可以测量DC电流。这种探头在基带领域很少用，基带工程师通常用串电阻的方式测量主板上的实际电流。
泰克电流探头：
是德电流探头：
2 探头与示波器的接口
上一章节列出了泰克和安捷伦很多类型的探头，不同类型的探头有不同的阻抗，不同的衰减系数，那么示波器是如何自动识别这些探头，并自动调整到正确的衰减倍数上呢？我们先看下这些探头的接口具体长什么样，如下：
有关这些探头的介绍，见泰克官网《探头入门基础》
上图中，上面三个都是无源探头，下面两个都是有源的。有源探头与示波器之间可以通信，无源探头通过接口上的探针与示波器接触，利用电阻分压原理，示波器知道插入了哪种探头，如下是泰克P6139B探头，它用的是TekProbeTM Level 1 BNC接口，在接口上有一个探针，通过接触示波器接口处的圆环。不同的探头接口，探针位置不同，接触圆环的位置也不同，示波器根据这个来区别是哪种探头。
3 探头带宽
探头带宽的选择与示波器带宽的选择原理是一样的，请参考《深入了解示波器（三）：示波器的带宽》。比较简单的原则是探头带宽至少是信号频率的五倍。
4 无源探头等效电路
下图是常见的10MΩ 10X无源探头等效电路，10MΩ是探头电阻和示波器输入电阻串联得到。探头上一般会标识10MΩ电阻就是这个意思。
通常要求探头的输入阻抗要远大于（10倍以上）被测信号源的阻抗，否则探头阻抗会影响被测信号电路的工作，导致测量不准确。
如上图，探头和示波器输入电路组成的输入电路，除电阻以外，还有四个电容（寄生参数除外）。电容会影响高频信号的测量，随着频率增加，探头的输入阻抗开始下降（Ctip的阻抗下降），如下图，无源探头的阻抗在大约10KHz以后开始出现明显的下降，而有源探头由于Ctip比较低，输入阻抗基本没变。当频率为70M或者时，无源探头的阻抗下降到了大约150Ω，如果此时测量的信号源的阻抗是50Ω，探头对被测电路的影响就比较大了。
下图是用两种不同的探头测量同一个高速信号，同样带宽的探头，有源探头能获得更好的上升时间。
再来讨论一下本章开头的等效电路，我们把Ccomp，Ccable，Cscope等效成一个电容Co，如下图：
直流分量是依靠Rp和Ro分压，交流分量收到Cp和Co的影响。为什么调整Ccomp就能补偿波形呢？请看上图中阶跃响应结算过程。
所以调整电容到RpCp=RoCo，能获得最佳的上升沿！
