环境设备有哪些种类-示波器探头有哪些种类？如何选择示波器探头？

1.示波器探头有哪些种类？

1. 无源电压探头

① 无源探头

无源探头由导线和连接器组成，当需要补偿或衰减时，还包含电阻和电容。探头中没有有源器件（晶体管或放大器），因此探头无需供电。无源探头通常是最坚固和最经济的探头。它们不仅使用简单，而且应用广泛。

②高阻抗无源电压探头

从实际需求来看，使用最多的是电压探头，其中高阻抗无源电压探头占最大份额。无源电压探头针对不同的电压范围提供1×、10×、100×各种衰减系数。在这些无源探头中，10×无源电压探头是最常用的探头。对于信号幅度为1V峰峰值或更低的应用，1×探头可能更合适，甚至是必不可少的。在低幅度和中幅度信号混合的应用中（几十毫伏到几十伏），可切换的1×/10×探头要方便得多。但是，可切换的1×/10×探头本质上是同一个产品中的两种不同的探头卡通形象，具有不同的衰减系数和不同的带宽、上升时间和阻抗（R和C）特性。因此，这些探头不能完全匹配示波器的输入，不能提供标准10×探头所达到的最佳性能。

③低电阻无源电压探头

大多数高阻抗无源探头的带宽范围从不到 100 MHz 到 500 MHz 或更高。低阻抗无源电压探头（也称为 50 欧姆探头、Zo 探头和分压器探头）具有非常好的频率特性，并使用带有匹配同轴电缆的探头，带宽高达 10 GHz，上升时间为 100 皮秒或更快。这种类型的探头设计用于 50 欧姆环境，通常是高速设备验证、微波通信和时域反射仪 (TDR)。

④ 无源高压探头

“高压”是一个相对术语。从探头角度来看，我们可以将高压定义为任何超过典型通用 10× 无源探头可以安全处理的电压的电压。高压探头需要具有良好的绝缘强度，以确保用户和示波器的安全。

2. 有源电压探头

① 有源探头

有源探头包含或依赖于有源器件，例如晶体管。最常见的有源器件是场效应晶体管 (FET)，它提供非常低的输入电容，从而导致在更宽的频带上产生高输入阻抗。

② 有源场效应管探头

有源 FET 探头的指定带宽一般在 500MHz 至 4GHz 之间。除了更高的带宽外，有源 FET 探头的高输入阻抗还允许在阻抗未知的测试点进行测量，并且负载效应的风险要低得多。此外，可以使用较长的接地引线，因为低电容可降低接地引线效应。

有源场效应晶体管探头不具备无源探头的电压范围环境设备有哪些种类，有源探头的线性动态范围一般在±0.6V~±10V之间。

③ 有源差分探头

差分信号相互参考环境设备有哪些种类，而不是参考地。差分探头可以测量浮动设备的信号。本质上，它们由两个对称电压探头组成，每个探头都具有良好的绝缘性和对地高阻抗。差分探头可以在更宽的频率范围内提供高共模抑制比 (CMRR)。

3. 电流探头

电流探头采用电流互感器输入，可以精确测量电流波形，信号电流通量经电流互感器转换成电压，再经探头内的放大器放大后送至示波器。

①交流电流探头

随着变压器中交流电流方向的变化，电场也发生变化，产生感应电压。交流电流探头是一种无源设备，不需要外部电源。

②直流电流探头

传统电流探头只能测量交流信号，因为恒定的直流电流无法在变压器中感应出电流。但是，利用霍尔效应，被电流偏置的半导体器件会产生与直流电场相对应的电压。因此，直流电流探头是一种有源器件，需要外部电源供电。

因此电流探头基本分为交流电流探头和交直流电流探头两大类，交流电流探头通常为无源探头，交直流电流探头通常为有源探头。

4.逻辑探头

使用示波器观察和分析数字波形的模拟特性时，需要逻辑探头。为了隔离确切的原因，数字设计人员经常需要查看在特定逻辑条件下发生的特定数据脉冲，这就需要逻辑触发功能。

5. 其他探针

由于示波器的应用范围非常广泛，除了上述几种探头类型外，还有各种专用探头，这些专业探头根据其前端传感器的不同，具有不同的功能。

①光电传感器

光电探头从原理上讲就是由普通电压探头与光电转换装置组合而成，能够直接测量光器件、光纤传输的光信号。

②温度探头

温度探头是普通电压探头和温度传感器的组合，可以直接测量物体的温度。温度探头是传感器探头的一种。各种传感器探头可以与示波器配合使用，测量多种物理量。

2. 如何选择示波器探头

1. 选择合适的探头

由于示波器测量应用和要求范围广泛，市场上有许多示波器探头可供选择，因此探头选择过程很容易变得混乱。为了减少大量混乱并缩小选择范围，始终遵循示波器制造商的探头建议非常重要！这是因为不同的示波器具有不同的带宽、上升时间、灵敏度和输入阻抗。充分利用示波器的测量功能需要探头与示波器的设计相匹配。

2.根据测量需求选择

此外，探头选择过程应考虑测量需求。您要测量什么？是电压？电流？还是光？通过选择适合信号类型的探头，您可以更快地获得直接的测量结果。

3.根据信号幅度选择

另外，还要考虑被测信号的幅度。它们是否在示波器的动态范围内？如果不在，选择允许可调动态范围的探头很重要。通常，这是通过使用 10X 或更高的探头衰减来实现的。确保探头的带宽或上升时间超过您计划测量的信号的频率或上升时间。请记住，非正弦信号具有显着的频率内容或谐波，可能显着超过信号的基频。例如吉祥物，要测量 100MHz 方波的第 5 次谐波，您需要一个探头带宽为 500MHz 的测量系统。同样，示波器系统的上升时间应该比您计划测量的信号的上升时间快 3-5 倍。

4.尽量选择高电阻、低电容的探头

此外，您应始终考虑示波器探头可能引起的信号负载。尽可能使用高电阻、低电容探头。对于大多数应用，电容为 20pF 或更低的 10M 探头应足以保证信号源负载。但是，对于某些高速数字电路，您可能需要使用有源探头来提供较低的电容。