示波器是一種在生活中經(jīng)常會用到的儀器，用這種儀器能夠探測出很多我們五官無法捕捉到的信息，比如細小的物體運動，或者是一些電流，電磁的運動，還有一個很常用的例子就用用在測量化學試劑的反應(yīng)中，一些化學物質(zhì)的相互反應(yīng)中，會放出電子，通過使用示波器測量這些電子，就能間接反映出這些化學物質(zhì)的反應(yīng)情況，而示波器是否具有探測某種細微動作的最重要的一個部件就是它的探頭。

示波器探頭的原理

示波器探頭不僅僅是把測試信號判定以示波器輸入端的一段導線，而且是測量系統(tǒng)的重要組成部分。探頭有很多種類型號各有其沒的特性，以適應(yīng)各種不同的專門工作的擊破要，其中一類稱為有源探頭，探頭內(nèi)包含有源電子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探頭稱為無源探頭，其中只包含無源元件如電阻和電容。這種探頭通常對輸入信號進行衰減。

我們將首先集中討論通用無源探頭，說明共主要技術(shù)指標以及探頭對被測電路和被測信號的影響，接著簡單介紹幾種專用探頭及其附近。

示波器探頭的一個重要任務(wù)是確保只有希望觀測的信號才在示波器上出現(xiàn)，如果我們僅僅使用一面導線來代替探頭，那到它的作用就好象是一根天線，可以從無線電臺、熒光燈，電機、50或60Hz的電源的交流聲甚至當?shù)貥I(yè)余無線電愛好者那里接收到很多不希望的干擾信號，其些這類噪聲甚至還能抽向注入到被測電路中去所以我們首先需要的是屏蔽的電纜，示波器探頭的屏蔽電纜通過們于探頭尖端的接地線和被測電路連接，從而保證了很好的屏蔽。

波器探頭帶寬

和示波器一們，示波器探頭也具有其允許的有限帶寬。如果我們使用一臺100MHz的示波器和一個100MHz的探頭，那么它們組合起來的響應(yīng)就小于100MHz，探頭的電容和示波器的輸入電容相加，這就減小了系統(tǒng)的帶寬，加大了顯示的上升時間tr見第一章1.3節(jié)上升時間。

使用1.3節(jié)的公式

tr(ns)=350/BW(MHz)

如果示波器和探頭各自均為100MHz帶寬，其上升時間均為tr=3.5ns 。則有效系統(tǒng)上升時間就由下式給出：

trsystem=sqr(t2rscope+t2rprobe) =sqr(3.52+3.52)ns =sqr(24.5)2ns =4.95ns

根據(jù)4.95ns的系統(tǒng)上升時間求得，系統(tǒng)帶寬為350/4.95MHz=70.7MHz。 Fluke公司給所有示波器配備的探頭都能使示波器保證在探頭尖端獲得規(guī)定的示波器帶寬，從上述的計算可以看出，視覺要求探頭本射的帶寬要比示波器的帶寬寬得多。

示波器探頭負載效應(yīng)

當我們進行測量時，我們常常以為測得的電壓和電路中未連入示波器時是完全一樣的。

實際上，每個示波器探頭都有其輸入阻抗，輸入阻抗包含了電阻、電容和電感分量。由于探頭引入的額外負載，所以連入探頭后就會影響被測電路我以當我們分析測量結(jié)果時必須考慮探頭的特性以及測試電路的阻抗。

有些示波器探頭里沒有串聯(lián)的電阻，這類探頭主要就由一段電纜和一個測試頭構(gòu)成，因此，在其工作頻率范圍或有用帶寬之內(nèi)，探頭對信號沒有衰減作用。這類探頭稱為1：1或X1探頭。由于這類探頭在測試點處將其自身的電容(包括電纜的電容)與示波器的輸入阻抗連在了一起，所以這種探頭具有負載效應(yīng)。

    示波器探頭的使用

別看一個示波器探頭很簡單，其實還是很有講究的。以下是 圈圈使用示波器探頭的一點小經(jīng)驗，供大家使用時參考一下。 首先是帶寬，這個通常會在探頭上寫明，多少MHz。如果探頭 的帶寬不夠，示波器的帶寬再高也是無用，瓶頸效應(yīng)。

另外就是探頭的阻抗匹配。探頭在使用之前應(yīng)該先對其阻抗 匹配部分進行調(diào)節(jié)。通常在探頭的靠近示波器一端有一個可調(diào)電 容，有一些探頭在靠近探針一端也具有可調(diào)電容。它們是用來調(diào) 節(jié)示波器探頭的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的話，測量到的波 形將會變形。調(diào)節(jié)示波器探頭阻抗匹配的方法如下：首先將示波 器的輸入選擇打在GND上，然后調(diào)節(jié)Y軸位移旋鈕使掃描線出現(xiàn)在 示波器的中間。檢查這時的掃描線是否水平(即是否跟示波器的 水平中線重合)，如果不是，則需要調(diào)節(jié)水平平衡旋鈕(通常模 擬示波器有這個調(diào)節(jié)端子，在小孔中，需要用螺絲刀伸進去調(diào)節(jié)。

數(shù)字示波器不用調(diào)節(jié))。然后，再將示波器的輸入選擇打到直流 耦合上，并將示波器探頭接在示波器的測試信號輸出端上(一般 示波器都帶有這輸出端子，通常是1KHz的方波信號)，然后調(diào)節(jié) 掃描時間旋鈕，使波形能夠顯示2個周期左右。調(diào)節(jié)Y軸增益旋鈕， 使波形的峰-峰值在1/2屏幕寬度左右。然后觀察方波的上、下兩 邊，看是否水平。如果出現(xiàn)過沖、傾斜等現(xiàn)象，則說明需要調(diào)節(jié) 探頭上的匹配電容。用小螺絲刀調(diào)節(jié)之，直到上下兩邊的波形都 水平，沒有過沖為止。當然，可能由于示波器探頭質(zhì)量的問題， 可能調(diào)不到完全無失真的效果，這時只能調(diào)到最佳效果了。

另外就是示波器上還有一個選擇量程的小開關(guān)：X10和X1。當選擇X1檔時，信號是沒經(jīng)衰減進入示波器的。而選擇X10檔時，信號是經(jīng)過衰減到1/10再到示波器的。因此，當使用示波器的X10 檔時，應(yīng)該將示波器上的讀數(shù)擴大10倍(有些示波器，在示波器端可選擇X10檔，以配合探頭使用，這樣在示波器端也設(shè)置為X10 檔后，直接讀數(shù)即可)。當我們要測量較高電壓時，就可以利用探頭的X10檔功能，將較高電壓衰減后進入示波器。另外，X10檔的輸入阻抗比X1檔要高得多，所以在測試驅(qū)動能力較弱的信號波形時，把探頭打到X10檔可更好的測量。但要注意，在不確信號電壓高低時，也應(yīng)當先用X10檔測一下，確認電壓不是過高后再選用正確有量程檔測量，養(yǎng)成這樣的習慣是很有必要的，不然，哪天萬一因為這樣損壞了示波器，要后悔就來不及了。

其實示波器具有什么功能在最大程度上取決于示波器探頭的種類，如果你探頭是只能探測電子波動的，那你這臺示波器就只能夠探測電子的活動，或者說你給你的示波器裝上了一個磁場探頭，那么一些通過磁場發(fā)生的物質(zhì)變化，就能夠被你的示波器探測到，總體上說來，示波器的工作原理就是通過探頭將過程與變化產(chǎn)生的物理變化因素轉(zhuǎn)化成電流輸入示波器中，最后以圖形的形式顯示在我們的眼睛前。