利用数字示波器测试开关电源的方法 从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。它们都要面对复杂、动态的工作环境。设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。即使是“日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。 过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC进行艰苦的计算。今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。 电源设计问题及其测量需求 理想情况下，每部电源都应该像为它设计的数学模型那样地工作。但在现实世界中，元器件是有缺陷的，负载会变化，供电电源可能失真，环境变化会改变性能。而且，不断变化的性能和成本要求也使电源设计更加复杂。考虑这些问题： 电源在额定功率之外能维持多少瓦的功率?能持续多长时间?电源散发多少热量?过热时会怎样?它需要多少冷却气流?负载电流大幅增加时会怎样?设备能保持额定输出电压吗?电源如何应对输出端的完全短路?电源的输入电压变化时会怎样? 设计人员需要研制占用空间更少、降低热量、缩减制造成本、满足更严格的EMI/EMC标准的电源。只有一套严格的测量体系才能让工程师达到这些目标。 示波器和电源测量 对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。 整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。信号的脉冲宽度、周期、频率和占空比都会变化。必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。这对示波器的要求是苛刻的。多种探头——同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。 开关电源基础 大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(SMPS)，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。典型SMPS的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。
示波器探头基础知识 示波器探头原理---示波器探头工作原理 示波器探头不仅仅是把测试信号判定以示波器输入端的一段导线，而且是测量系统的重要组成部分。探头有很多种类型号各有其特性，以适应各种不同的专门工作的需要，其中一类称为有源探头，探头内包含有源电子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。 我们将首先集中讨论通用无源探头，说明共主要技术指标以及探头对被测电路和被测信号的影响，接着简单介绍几种专用探头及其附近。 屏蔽 示波器探头的一个重要任务是确保只有希望观测的信号才在示波器上出现，如果我们仅仅使用一普通导线来代替探头，那么它的作用就好象是一根天线，可以从无线电台、荧光灯，电机、50或60Hz的电源的交流声甚至当地业余无线电爱好者那里接收到很多不希望的干扰信号，这类噪声甚至还能注入到被测电路中去所以我们首先需要的是屏蔽的电缆，示波器探头的屏蔽电缆通过探头尖端的接地线和被测电路连接，从而保证了很好的屏蔽。 一．探头构造图：
4. 一个探头，就算它只是简单的一条电线，它也可能是一个很复杂的电路。a）对于DC 信号( 0 Hz 频率)，探头作为一对导线与一系列电阻，就向一个终端电阻一样。 b) AC 信号的特性变化是因为：电线具有分布电感(L)，电线具有分布电容(C)。分布电感反作用于AC信号，在信号频率增加时，阻止AC信号通过。分布电容反作用于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC信号电流通过的阻抗。这些反作用元件(L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一起，成为随信号频率不同而变化的探头阻抗。
示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》 作为一名专业的硬件设计及测试工程师，我们每天都在使用各种不同的数 字示波器进行相关电气信号量的量测。与这些示波器相配的探头种类也非常多，包括无源探头(包括高压探头，传输线探头)、有源探头（包括有源单端探头、 有源差分探头等），电流探头、光探头等。每种探头各有其优缺点，因而各有 其适用的场合。其中，有源探头因具有带宽高，输入电容小，地环路小等优点 从而被广泛使用在高速数字量测领域，但有源探头的价位高，动态范围小，静 电敏感，校准麻烦，因此，每个工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。最常见的500Mhz 的无源电压探头适用于一般的电路测量和快速诊断，可 以满足大多数的低速数字信号、TV、电源和其它的一些典型的示波器应用。本文我们将集中讨论无源电压探头的模型和参数设定以及使用校准原理。一、10 倍无源探头的模型以及输入负载设定图1.探头原理图图1 是工程师常用的10 倍无源电压探头的原理图，其中，Rp (9 MΩ)和Cp 位于探头尖端内，Rp 为探头输入阻抗, Cp 为探头输入电容, R1 (1 MΩ)表示示波器的输入阻抗，C1 表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组合值。为了精确地测量，两个RC 时间常量（RpCp 和R1C1）必须相等；任何不平衡都会带来测量波形的失真,从来引起使一些参数如上升时间、幅度的测量结果不准确。因此，在测量前需要校准示波器的探头的工作以保证测量结果的 准确性。从探头的信号模型我们可以分析，对于信号的DC 量测，输入容性Cp 和C1 等效为开路。信号通过Rp 和R1 进行分压，最终示波器的输入为：Vout=[R1/Rp+R1]*Vin=1/10* Vin 示波器输入信号衰减为待测输入信号的1/10。对于较高频率的输入信号,容抗对于信号的影响会大于阻抗。例如，一个
示波器探头原理 示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用围，使得示波器可以在线测试和分析被测电子电路，如下图： 图1 示波器探头的作用 探头的选择和使用需要考虑如下两个方面： 其一：因为探头有负载效应，探头会直接影响被测信号和被测电路； 其二：探头是整个示波器测量系统的一部分，会直接影响仪器的信号保真度和测试结果 一、探头的负载效应 当探头探测到被测电路后，探头成为了被测电路的一部分。探头的负载效应包括下面3部分： 1. 阻性负载效应； 2. 容性负载效应； 3. 感性负载效应。 图2 探头的负载效应 阻性负载相当于在被测电路上并联了一个电阻，对被测信号有分压的作用，影响被测信号的幅度和直流偏置。有时，加上探头时，有故障的电路可能变得正常了。一般推荐探头的电 . .
阻R>10倍被测源电阻，以维持小于10%的幅度误差。 图3 探头的阻性负载 容性负载相当于在被测电路上并联了一个电容，对被测信号有滤波的作用，影响被测信号的上升下降时间，影响传输延迟，影响传输互连通道的带宽。有时，加上探头时，有故障的电路变得正常了，这个电容效应起到了关键的作用。一般推荐使用电容负载尽量小的探头，以减小对被测信号边沿的影响。 图4 探头的容性负载 感性负载来源于探头地线的电感效应，这地线电感会与容性负载和阻性负载形成谐振，从而使显示的信号上出现振铃。如果显示的信号上出现明显的振铃，需要检查确认是被测信号的真实特征还是由于接地线引起的振铃，检查确认的方法是使用尽量短的接地线。一般推荐使用尽量短的地线，一般地线电感=1nH/mm。 . .
图5 探头的感性负载 二、探头的类型 示波器探头大的方面可以分为：无源探头和有源探头两大类。无源有源顾名思义就是需不需要给探头供电。 无源探头细分如下： 1. 低阻电阻分压探头； 2. 带补偿的高阻无源探头（最常用的无源探头）； 3. 高压探头 有源探头细分如下： 1. 单端有源探头； 2. 差分探头； 3. 电流探头 最常用的高阻无源探头和有源探头简单对比如下： 表1 有源探头和无源探头对比 低阻电阻分压探头具备较低的电容负载（<1pf)，较高的带宽（>1.5GHz），较低的价格， . .
示波器探头测量原理图解 在进行电子制作的时候，我们免不了要使用各种各样的测试仪器，而其中比较常用的的一种就是示波器了。使用示波器的时候，我们使用探头来测量时间、频率和电压值等物理量。但是你是否有想过，探头是如何测量这些物理量呢？ 要想弄明白这个问题，我们就必须要先将示波器探头拆开，来看一看里面都有些什么东西。在连接示波器的一段，是一个BNC接口，如果你不用BNC接头而是直接用两根线将信号引入示波器的话，你会注意到信号发生失真，一个方波进去，显示出一个锯齿波！这是为什么呢？ 示波器一般都是较高的输入阻抗，以降低对被测电路的影响。所以你会在探头BNC接口的后面看到一个1M欧姆的电阻或类似的电路。这
样有好处也有缺点，外部较小的电容值也会使得输入处形成一个滤波器，从而使得被测波形失真。如何解决这个问题就要看探头的处理方式了！ 一般来说，示波器的探头都会用一个并联的可调电容器来抵消掉这部分线缆的影响。有些补偿电容器可以让我们自己调节，并选择最好的效果。示波器上都会有一个方波源，我们将探头钩在信号源上，并调节电容器以使得屏幕上显示出来的方波成为最标准的“方波”。电容量过大会使得探头形成低通滤波器，而相反则变成高通滤波器。因此要仔细调节才行。
未调整好的探头测试到的方波 而探头上一般还会有一个衰减器，对被测信号进行衰减。其倍数一般为10倍。1V的信号进去，显示出100mV。部分示波器可以自动识别探头的状态并显示正确的数值。 探头利用高阻抗的特性来保证电路不受到测量部分的干扰，但有些时候我们需要以低阻抗的测试方式来对某些电路进行测量。比如50欧姆阻抗的射频输出电路，对于有50欧姆阻抗测量功能的机器来说，这就是按一下按键的问题；但是对于普通的示波器来说，这时候探头就不适合测量了。你需要用BNC三通和50欧的末端电阻来进行匹配，并在另一端直接连接到50欧姆的输出端。
深圳市知用电子有限公司 SHENZHEN ZHIYONG ELECTRONICS CO.,LTD 高频电流探头说明书 CP8000A系列 CP8030A 30A/D C～40MHz CP8150A 150A/D C～12MHz CP8300A 300A/D C～6MHz
目录 首先、注意事项 (3) CP8000A系列构成 (4) 概述 (5) 应用 (5) 产品及附件说明 (6) 探头主体说明 (6) 附件说明 (8) 产品电气规格 (9) 机械规格 (12) 环境特性 (13) 操作方法 (13) 使用时的注意事项 (13) 测量前准备 (14) 消磁、调零 (14) 测量方法 (14) 异常时的处理方法 (15) 常见问题解答 (15) 装箱单 (16) 订购方式 (16)
首先，感谢您购买我公司的产品。 本使用说明书，是介绍关于我公司CP8000A 系列产品的功能、使用方法、操作注意事项等方面内容的。使用前，请仔细阅读说明书，并正确使用。 阅读完后请妥善保存，以便在测量过程中遇到问题，可及时翻阅。 说明书中，注释将用以下的符号进行区分。 安全使用本产品 使用该产品时请务必严格遵守以下安全注意事项。否则有可能会损害产品的保护功能。此外，违反注意事项进行操作所产生的问题，本公司概不负责 z 为避免短路及人体伤害，被测电压要求CAT I 300V 以下。 z 请避免接触裸导体。因为探头前端传感器头没有绝缘，危险! z 测量时不要接触被测导体和传感器头。 z 测量使用的示波器，请使用带有保护接地的双重绝缘结构。 z 当示波器连接其它测试终端时，该测试终端会因为连接了其他输入部分，使得本产品的连接端子和内部线路产生某种隐患，此时必须注意以下几点： ·连接本产品的测试终端和其他测试终端之间，请使用带有符合过电压范畴及污染 度的基础绝缘设备 ·若测试终端的基本绝缘无法满足的话，请不要输入超出安全电压。 ·请参照连接电器的触电等安全性相关的注意事项，进行使用。 z 避免在潮湿环境中进行测量，以免发生触电事故，请注意。 指出错误的操作可能会造成人身伤害或危及生命安全。 指出错误的操作可能会造本产品或者其他财产损坏。 记载着使用该产品时的重要说明 。 该符号表示对人体和仪器有危害，必须参照说明书操作。
如何正确选择和使用示波器探头 摘要：电子产品日益复杂，市场对示波器的带宽和准确性提出更高要求。这不是购买一台高档示波器就能解决的问题，还需搭配适合的探头和正确的测试方法。本文从探头的原理出发，讲述如何正确选择和使用探头。 一、认识示波器探头 被测信号不可能直接接入到示波器中，这就需要一个设备为测试点与示波器之间建立电气连接。根据需求不同，这个设备可以是一个导线，也可能是较为复杂的电路。这个负责勾连测试点与示波器的设备就是示波器探头。所以示波器探头至关重要，没有探头示波器将无法进行测量。 图1 上图为示波器探头测量时的示意图，从上图可知，示波器一般具有三个典型的部分，探头头部、探头电缆和探头补偿设备。其中探头头部的作用是与测试点直接接触，从而与被测系统产生电气连接，最终获取到需要测量的信号。探头电缆的作用则是使示波器和探头头部彼此不互相干涉，可以做到在不移动示波器的前提下，随意移动探头头部，使之可以方便的与测试点接触。最后的探头补偿设备，主要是为了尽量消除探头电缆带来的负面影响，从一定程度上保持探头的测量准确性。 由探头的基本结构可知，探头是不可能被看为一个透明的设备，一定会有很多性能上的限制，比如探头电缆和补偿设备决定了探头的带宽，又比如探头中的器件尺寸也决定了探头的输入电压。所以探头会有一些基本的参数。在此归纳一下： 1、衰减系数 衰减系数，是所有探头都会有的一个参数，指的是探头使信号幅度下降的程度。某些探头可能会有可选择的衰减系数。典型的衰减系数有1×、10×和100×。1×探头表示不会对信号进行衰减。10×则表示信号会被衰减10倍再输入示波器。1×、10×这些名称的由来，是因为之前的示波器没有自动识别探头衰减系数和自动调节的能力，所以需要通过1×、10×这些名称来提醒测试者记得要把测量出来的结果乘以相应的倍数。 2、带宽 带宽也同样是一个探头必备的参数，指的是探头导致信号衰减-3dB情况下的频率点。如下图所示：
别看一个示波器探头很简单，其实还是很有讲究的。以下是 圈圈使用示波器探头的一点小经验，供大家使用时参考一下。 首先是带宽，这个通常会在探头上写明，多少MHz。如果探头 的带宽不够，示波器的带宽再高也是无用，瓶颈效应。 另外就是探头的阻抗匹配。探头在使用之前应该先对其阻抗 匹配部分进行调节。通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容，有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调 节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话，测量到的波 形将会变形。调节示波器探头阻抗匹配的方法如下：首先将示波 器的输入选择打在GND上，然后调节Y轴位移旋钮使扫描线出现在示波器的中间。检查这时的扫描线是否水平（即是否跟示波器的 水平中线重合），如果不是，则需要调节水平平衡旋钮（通常模 拟示波器有这个调节端子，在小孔中，需要用螺丝刀伸进去调节。数字示波器不用调节）。然后，再将示波器的输入选择打到直流 耦合上，并将示波器探头接在示波器的测试信号输出端上（一般 示波器都带有这输出端子，通常是1KHz的方波信号），然后调节 扫描时间旋钮，使波形能够显示2个周期左右。调节Y轴增益旋钮，使波形的峰-峰值在1/2屏幕宽度左右。然后观察方波的上、下两边，看是否水平。如果出现过冲、倾斜等现象，则说明需要调节 探头上的匹配电容。用小螺丝刀调节之，直到上下两边的波形都 水平，没有过冲为止。当然，可能由于示波器探头质量的问题， 可能调不到完全无失真的效果，这时只能调到最佳效果了。 另外就是示波器上还有一个选择量程的小开关：X10和X1。 当选择X1档时，信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时，信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此，当使用示波器的X10 档时，应该将示波器上的读数扩大10倍（有些示波器，在示波器 端可选择X10档，以配合探头使用，这样在示波器端也设置为X10 档后，直接读数即可）。当我们要测量较高电压时，就可以利用 探头的X10档功能，将较高电压衰减后进入示波器。另外，X10档 的输入阻抗比X1档要高得多，所以在测试驱动能力较弱的信号波 形时，把探头打到X10档可更好的测量。但要注意，在不确信号电压高低时，也应当先用X10档测一下，确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量，养成这样的习惯是很有必要的，不然，哪天 万一因为这样损坏了示波器，要后悔就来不及了。经常有人提问，为什么用示波器看不到晶振引脚上的波形？一个可能的原因就是 因为使用的是探头的X1档，这时相当于一个很重的负载（一个示 波器探头使用×1档具有上百pF的电容）并联在晶振电路中，导致电路停振了。正确的方法应该是使用探头的X10档。这是使用中应当注意的，即或不停振，也有可能因过度改变振荡条件而看不到 真实的波形了。 示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠的接了地（被测
了解示波器探头,并不是任何探头都适用所有这些指标 本文按字母顺序列明了各个指标；并不是任何探头都适用所有这些指标。例如，插入阻抗指标仅适用于电流探头；其它指标( 如带宽) 则是通用指标，适用于所有探头。希望本文可以帮助您更好地了解示波器探头。 1、畸变(通用指标) 畸变是输入信号预计响应或理想响应的任何幅度偏差。在实践中，在快速波形转换之间通常会立即发生畸变，其表现为所谓的“振铃”。 畸变作为最终脉冲响应电平±百分比进行测量或指定。这一指标可能还包括畸变的时间窗口，例如： 在前30ns内，畸变不应超过峰峰值的±3% 或5%。在脉冲测量上看到畸变过多时，在认为畸变是探头故障来源时，一定要考虑所有可能的来源。例如，畸变实际上是信号源的一部分吗？还是探头接地技术导致的？ 观察到的畸变最常见的来源之一，是疏于检查及正确调节电压探头的补偿功能。严重过度补偿的探头会在脉冲边沿之后立即导致明显的峰值。 2、精度(通用指标) 对电压传感探头，精度一般是指探头对DC信号的衰减。探头精度的计算和测量一般应包括示波器的输入电阻。因此，只有在与拥有假设输入电阻的示波器一起使用探头时，探头精度指标才是正确的或适用的。精度指标实例如下： 在3%范围内10X ( 对1兆欧±2%的示波器输入) 对电流传感探头，精度指标是指电流到电压转换的精度。这取决于电流变压器线圈比及端接电阻的值和精度。使用专用放大器的电流探头的输出在安培/格中直接校准，精度指标用电流/格设定值百分比的衰减器精度指定。 3、安培秒乘积(电流探头) 对电流探头，安培秒乘积规定了电流变压器磁芯的能量处理功能。如果平均电流和脉宽的乘积超过额定安培秒乘积，磁芯会饱和。这种磁芯饱和会导致在饱和过程中发生的波形部
示波器探头原理及种类（1）
任何使用过示波器的人都会接触过探头，通常我们说的示波器是用来测电压 信号的（也有测光或电流的，都是先通过相应的传感器转成电压量测量），探头的 主要作用是把被测的电压信号从测量点引到示波器进行测量。 大部分人会比较关注示波器本身的使用，却忽略了探头的选择。实际上探头 是介于被测信号和示波器之间的中间环节，如果信号在探头处就已经失真了，那么 示波器做的再好也没有用。实际上探头的设计要比示波器难得多，因为示波器内部 可以做很好的屏蔽，也不需要频繁拆卸，而探头除了要满足探测的方便性的要求以 外，还要保证至少和示波器一样的带宽，难度要大得多。因此最早高带宽的实时示 波器刚出现时是没有相应的探头的，又过了一段时间探头才出来。 要选择合适的探头，首要的一点是要了解探头对测试的影响，这其中包括 2 部分的含义：1/探头对被测电路的影响；2/探头造成的信号失真。理想的探头应该 是对被测电路没有任何影响，同时对信号没有任何失真的。遗憾的是，没有真正的 探头能同时满足这两个条件，通常都需要在这两个参数间做一些折衷。 为了考量探头对测量的影响，我们通常可以把探头模型简单等效为一个 R、 L、C 的模型，把这个模型和我们的被测电路放在一起分析。
首先，探头本身有输入电阻。和万用表测电压的原理一样，为了尽可能减少 对被测电路的影响，要求探头本身的输入电阻 Rprobe 要尽可能大。但由于 Rprobe 不可能做到无穷大，所以就会和被测电路产生分压，实际测到的电压可能不是探头 点上之前的真实电压，这在一些电源或放大器电路的测试中会经常遇到。为了避免 探头电阻负载造成的影响，一般要求 Rprobe 要大于 Rsource 和 Rload 的 10 倍以上。 大部分探头的输入阻抗在几十 k 欧姆到几十兆欧姆间。
课题研究报告 示波器探头补偿 学院：信息工程学院班级：电子 10-1 班姓名：学号：201010203008 201010203009 201010203012 完成时间：2011年12月26日
示波器探头补偿 ——讨论探头中串联的RC并联电路参数对测量结果的影响 课题背景 示波器探头不仅仅是把待测信号引入示波器输入端的一端导线，而且是测量系统的的重要组成部分。探头有很多种类型，以适应各种不同的专门工作需要。其中一类为有源探头，探头内包含有源电子元件，具有放大能力；不含有源原件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。为了有效抑制外界干扰信号，示波器探头通过屏蔽电缆与示波器输入连接，如图所示 当被测信号频率很高时，上图中与探头相连的屏蔽电缆的电容就不能忽略，探头的容性负载效应就非常明显，有可能导致探头在高频下无法使用。为此，可以在探头中增加一个和示波器输入端电路模型相串联的ＲＣ并联电路，以减小探头的容性负载效应，如下图所示，其中Ｃｉ为探头电缆的电容和示波器输入电路模型中电容合并后的等效电容。Rcmp和Ccmp分别为补偿电阻和补偿电容。
通过课题背景，我们知道在使用示波器时，当被测信号频率很高时，，探头的容性负载效应就会明显，导致探头在高频下无法使用。所以在探头中增加一个串联的ＲＣ并联电路，来减小探头的容性负载效应。 结合所学知识，电容具有通高频阻低频的性质，当低频信号通过时，电容对其阻碍作用非常明显，探头的负载主要是阻抗作用，所以容性负载效应不明显。当电路通有高频信号时，探头的负载主要是容抗作用，从而电路中容性负载效应很大，致使被测电路的信号发生变化，所以就不能准确地进行波形测量。为了减轻探头对被测电路的负载作用，应选择高阻抗、低容抗的探头。 当通有高频信号时，我们需要对其进行衰减，使得电路中容性负载效应减小，保证测量结果的准确性。 为此我们有了如下研究想法：示波器探头补偿电路可以简化为一个简单的RC串并联电路，用一标准示波器对电路信号进行检测，因为任何的不平衡将会带来波形的失真，通过改变ＲＣ电路的相关参数来观察波形的变化，从而来确定ＲＣ的哪些参数对测量结果的影响。再结合一阶电路时域分析中电路的零状态响应和全响应方面的知识，进行理论上的具体分析。
是德科技 如何选择正确的电流探头 应用指南
概述 示波器电流探头让示波器能够测量电流，扩展了测量电压以外的用途。基本上而言，电流探头通过导体感应电流流动，并将电流转化为探头可以在示波器上查看并测量的电压。最常用的电流测量方式是对带电导体的磁场感应。然而，还有多种可以选择的电流探头类型，且每种探头都有最佳应用领域。当正确用于设计的应用情况时，可以获得最佳的结果。 本应用指南介绍常见的电流探头解决方案类型、基本原理、每种电流探头类型的优势和局限性，以及将电流探头用于示波器应用时的实际考虑因素，从而充分利用这些探头。
电流探头类型 电流探头广泛用于功率设备或电源电流测量，它们已经成为使用示波器进行精确的电流测量不可或缺的工具。为了满足电流测量需求，有很多不同的技术可用来测量电流，但最常见的配合示波器使用的方法有： 1. 检测电阻或分流器：基于欧姆定律 2. 夹合式电流探头 - 交流电流互感器或混合霍尔效应传感器/交流电流互感器 3. 罗氏线圈：用于大交流电流测量的便捷探头 检测电阻或分流器 测量 DUT 电流的一种直接方式是在电流中使用分流电阻，测量电阻两端的压降，并使用欧姆定律方程式（即，I = V/R）将电压转换为电流。此方法是有创测定法，其中检测/分流电阻和电压测量电路或探头通过电气连接，并且是待测设备的一部分。因此，有很多因素需要考虑。 选择检测电阻 电阻值、精度、温度系数和物理尺寸的选择均取决于待测量的电流量及其特征。电阻值越大，SNR 越大，测量精度也越高。但是，较大的电阻值将导致电阻上功耗的增加，从而产生不需要的电压骤降，其也被称为负担电压。在负担电压损失以外，还存在检测电阻值和测量噪声、灵敏度和带宽之间的权衡。为了降低负担电压的影响，用户可能需要尽可能使用最小的检测电阻值，但较低的检测电阻会对测量产生不利影响。较大的检测电阻值意味着检测电阻上压力骤降的增加，以及负载的低电压，从而引起系统性能和效率问题。这是一项需要平衡的操作。 图 1. 在检测电阻值和测量噪声、灵敏度和带宽之间进行权衡。
示波器探头基础系列之五 ——示波器探头使用指南 美国力科公司 概述： 本文旨在帮助读者对常用的示波器探头建立一个基本认识。此外，我们通过一系列的例子说明探头的不正确使用如何影响测量的结果。 理解探测问题 注意!连接示波器和待测物会给被测波形带来失真。 示波器上应该贴上上面类似的警告标签吗？或许是的。示波器同其它测量仪器一样，受制于各种测量问题——显然，示波器和待测物的连接会影响到测量，使用者理解这样的影响是非常重要的。随着示波器技术的发展，连接示波器和待测物的工具和技术已经变得非常成熟。 早期的示波器，测量带宽只有几百KHz数量级，常使用电缆连接电路。现代示波器使用各种连接技术以最小化测量误差。使用者应该熟悉示波器本身以及示波器连接电路的各种方法的特性和限制。 考虑示波器连接待测电路的方式如何影响测量，待测电路可以等效为包含内置电阻和电容的戴维宁等效电压源。同样，示波器输入电路和连接部分可以被等效为负载电阻和旁路电容。该模型如图1所示。当示波器连接信号源时，示波器的负载效应会减小测量到的电压。低频的损耗取决于电阻比率Rs和Ro。对于高频时的损耗，Cs和Co成了主要因素。另外一个影响是系统带宽由于示波器的容性负载而变小，这也会影响到动态时间量的测量，如脉冲上升时间Risetime。 图1 包括信号源和示波器的简单测量模型 示波器的设计者需要从两个方面入手来减少负载效应的影响: a．高阻探头，利用有源和无源电路来减少负载效应，这些电路包括补偿衰减器或者低容值场效应晶体管缓冲放大器。 b．对于高频应用的直接连接，示波器的输入电路采用50ohm的内部端接。在这些场合，示波器输入电路被设计成常数的50ohm负载阻抗。低电容的探头被设计为50ohm端接来减少负载效应。 如何选择合适的探头 通常，探头可以被分成三大类。1、无源高阻探头；2、无源低阻探头；3、有源探头。
示波器常用的探头有哪些（电压、电流、逻辑、差分详解） 示波器探头种类比较多，那么常用示波器探头种类有哪些？示波器探头的种类大体上可以分为电压、电流、逻辑等几大类，如下图所示： 1 无源电压探头1.1 无源探头 无源探头由导线和连接器制成，在需要补偿或衰减时，还包括电阻器和电容器。探头中没有有源器件（晶体管或放大器），因此不需为探头供电。无源探头一般是最坚固、最经济的探头，它们不仅使用简便，而且使用广泛。 1.2 高阻无源电压探头 从实际需要出发，使用最多的是电压探头，其中高阻无源电压探头占最大部分。无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数1，10和100。在这些无源探头中，10无源电压探头是最常用的探头。对信号幅度是1V峰峰值或更低的应用，1探头可能要比较适合，甚至是必不可少的。在低幅度和中等幅度信号混合（几十毫伏到几十伏）的应用中，可切换1/10探头要方便得多。但是，可切换1/10探头在本质上是一个产品中的两个不同探头，不仅其衰减系数不同，而且其带宽、上升时间和阻抗（R和C）特点也不同。因此，这些探头不能与示波器的输入完全匹配，不能提供标准10探头实现的最优性能。 1.3 低阻无源电压探头 大多数高阻无源探头的带宽范围在小于100MHz到500MHz或更高的带宽之间。而低阻无源电压探头（又称为50欧姆探头、Zo探头、分压器探头）的频率特性很好，采用匹配同轴电缆的探头，带宽可达10GHz和100皮秒或更快的上升时间。这种探头是为用于50欧姆环境中设计的，这些环境一般是高速设备检定、微波通信和时域反射计（TDR）。 1.4 无源高压探头 高压是相对的概念。从探头角度看，我们可以把高压定义为超过典型的通用10无源探头可以安全处理的电压的任何电压。高压探头要求具有良好的绝缘强度，保证使用者和示波
示波器探头的十七个指标详解 下面列明的各个指标；并不是任何探头都适用所有这些指标。例如，插入阻抗指标仅适用于电流探头；其它指标( 如带宽) 则是通用指标，适用于所有探头。 1、畸变(通用指标) 畸变是输入信号预计响应或理想响应的任何幅度偏差。在实践中，在快速波形转换之间通常会立即发生畸变，其表现为所谓的“振铃”。 畸变作为最终脉冲响应电平±百分比进行测量或指定(参见图1)。这一指标可能还包括畸变的时间窗口，例如：在前30ns内，畸变不应超过峰峰值的±3%或5%。在脉冲测量上看到畸变过多时，在认为畸变是探头故障来源时，一定要考虑所有可能的来源。例如，畸变实际上是信号源的一部分吗？还是探头接地技术导致的？ 观察到的畸变最常见的来源之一，是疏于检查及正确调节电压探头的补偿功能。严重过度补偿的探头会在脉冲边沿之后立即导致明显的峰值(参见图2)。 2、精度(通用指标) 对电压传感探头，精度一般是指探头对DC信号的衰减。探头精度的计算和测量一般应包括示波器的输入电阻。因此，只有在与拥有假设输入电阻的示波器一起使用探头时，探头精度指标才是正确的或适用的。精度指标实例如下： 在3%范围内10X ( 对1兆欧±2%的示波器输入) 对电流传感探头，精度指标是指电流到电压转换的精度。这取决于电流变压器线圈比及端接电阻的值和精度。使用专用放大器的电流探头的输出在安培/格中直接校准，精度指标用电流/格设定值百分比的衰减器精度指定。 3、衰减系数(通用指标) 所有探头都有一个衰减系数，某些探头可能会有可以选择的衰减系数。典型的衰减系数是1X、10X和100X。衰减系数是探头使信号幅度下降的程度。1X探头不会降低或衰减信号，而10X探头则会把信号降低到探头尖端幅度的1/10。探头衰减系数允许扩展示波器的测量范围。例如，100X探头允许测量幅度高出100倍的信号。 1X、10X、100X 这些名称源于以前示波器不会自动传感探头衰减及相应地调节标度系数。例如，10X名称提醒您所有幅度测量结果都需要乘以10。当前示波器上的读数系统自动传感探头衰减系数，并相应地调节标度系数读数。电压探头衰减系数使用电阻电压分路器技术实现。结果，探头的衰减系数越高，输入电阻一般也越高。另外，分路器效应会分隔探头电容，衰减系数越高，有效表示的探头头部电容越低。 4、带宽(通用指标)
电流探头测量实例和使用技巧 电流探头的应用十分广泛，其基本原理是流经导线的电流会在周围产生磁场，电流探头把磁场转化成相应的电压信号，通过和示波器配合，观察对应的电流波形。广泛应用于开关电源、马达驱动器、电子整流计、LED照明、新能源等领域。本文将讲述常见的电流探头的分类、原理、重要技术指标，并通过实例分析了解探头之间的差别，让大家能够对探头有个基本的了解。 一、电流探头分成AC电流探头和AC/DC电流探头。 目前示波器上的电流探头基本分成两类：即AC电流探头和AC/DC电流探头，AC电流探头常见的是无源探头，成本低，但不能处理直流分量；AC/DC电流探头通常是有源探头，分为低频探头和高频探头，低频探头常见的带宽在几百KHZ以下，高频探头带宽一般在几MHZ以上。
二、电流探头重要指标 2.1 精度 精度：是指电流到电压转换的精度。拿 AC/DC 电流嵌为例，一般开环系统的精度比较差一点，典 型值在 3%左右；闭环系统的精度比较高，典型值在 1%左右。我们的高频电流探头的精度就是1%。 2.2 带宽 带宽：所有探头都有带宽。探头的带宽是指探头响应导致输出幅度下降到70.7%(-3 DB)的频率， 如图5所示。在选择示波器和示波器探头时，要认识到带宽在许多方面影响着测量精度。在幅度测量 中，随着正弦波频率接近带宽极限，正弦波的幅度会变得日益衰减。在带宽极限上，正弦波的幅度会 作为实际幅度的70.7% 进行测量。因此，为实现最大的幅度测量精度，必需选择带宽比计划测量的最 高频率波形高几倍的示波器和探头。这同样适用于测量波形上升时间和下降时间。 波形转换沿(如脉冲和方形波边沿)是由高频成分组成的。带宽极限使这些高频成分发生衰减，导 致显示的转换慢于实际转换速度。为精确地测量上升时间和下降时间，使用的测量系统必需使用拥有 充足的带宽，可以保持构成波形上升时间和下降时间的高频率成份。最常见的情况下，使用测量系统 的上升时间时，系统的上升时间一般应该比要测量的上升时间快4-5 倍。在开关电源领域，一般几十 MHZ的带宽就基本够用了。我们的高频电流探头带宽范围为5MHZ-100MHZ。 图5 带宽是正弦波的幅度下降70.7% (-3DB) 的响应曲线中的频率 2.3 插入损耗 插入损耗：插入阻抗是从电流探头的线圈(二级)转换到被测的携带电流的导线中的阻抗。一 般来说，电流探头反射的阻抗值可以位于毫欧范围内，对阻抗为25欧姆及以上的电路影响不大。 2.4、电流额定值VS频率指标 电流探头指标应包括幅度与频率额定值下降关系曲线，这一曲线把磁芯饱和与提高的频率关联 起来。频率增加对磁芯饱和的影响在于，当波形频率或幅度增加时，平均电流为零安培的波形幅度峰 值会被削掉。
如何理解示波器探头的带宽 摘要：您了解您正在使用的示波器和探头吗？一个200M 带宽的示波器，配一个200M 带宽的无源探头，能行吗？带宽会不会降低到140M ？如何为示波器选择合适的探头呢？ 示波器带宽 对于经常跟示波器打交道的电子工程师来说，示波器的带宽无疑是他们最关心的指标之 一。带宽直接影响信号的保真度和测量的准确度。我们通常所说的带宽是指-3dB 带宽，如图 1所示。在200M 带宽的示波器上输入200M 的正弦波，理论上其幅度会下降3dB 。然而，你若对此时测量到的信号幅度除以0.707，想以此获得真实的信号的幅度，得到的结果却未必正确。因为实际上，示波器在设计时，为了保证带宽参数和减小信号失真，在带内的信号衰减幅度通常会小于3dB 。所以，200M 带宽是一个设计指标，保证对200M 以内的正弦波幅度的衰减不超过3 dB ，以提供较好的测量置信度。 f 图 1 带宽定义为响应曲线中幅度下降3dB 的频率 探头的带宽 示波器要进行测量必须使用探头，示波器探头的带宽对示波器有着怎样的影响？下面我们针对应用最为广泛的高阻无源探头进行分析。高阻无源探头有不同的衰减比例，如1×、10×、100×等，即使是同一个探头，在不同的衰减档位下，带宽也不一样，使用时应注意。如ZP1025S 在1×档位下的带宽为10M ，而在10×档位下的带宽为250M ，如图 2所示。那么ZP1025S 切换到10×档位后接到ZDS2022带宽为200M 的示波器上，系统的整体带宽是多少？答案是：仍然是200M 。
图 2 示波器探头ZP1025S 我们来实测验证一下，把探头ZP1025S连接到ZDS2022示波器上，通过探头测量一个频率为200M，有效值为200mV的正弦波，测量结果如图 3所示，频率为200M，有效值为161mV，衰减了约2dB。从而，探头与示波器组成的系统，带宽仍然达到了200M。值得注意的是，对200M的信号并非衰减越小越好，这会带来其他方面的问题。 图 3 对200M正弦波的实测验证 探头选用的原则是，探头的带宽应不低于示波器带宽，以保证连接到示波器上之后可以充分利用示波器的带宽。当探头的带宽低于示波器带宽时，系统的带宽会受限于探头带宽，并可能产生额外的波形畸变，这种畸变是由于探头与示波器不匹配造成的。使用示波器厂家推荐的探头，可以避免由于探头与示波器不匹配造成的额外波形畸变，并在探头带宽不低于示波器带宽时，保证示波器带宽扩展到探尖。 问题回顾 回到前面的问题：一个200M带宽的示波器，配一个200M带宽的无源探头，能行吗？带宽会不会降低到140M？通过上面的文字，您应该很容易得到答案：这样的配置是可行的，带宽不会降低到140M，但为保证200M的可用带宽，及避免额外的波形畸变，应尽可能用示
精心整理 ScopeArt先生”团队成员 示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，它主要是作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以进一步进行测量分析。很多工程师很看重示波器的选择，却容易忽略对示波器探头的甄别。试想如果信号经过前端探头就已经失真，那再完美的示波器所测得的数据也会有误。所以正确了解探头性能，有效规避探头使用误区对我们日常使用示波器来说至关重要！ 1 对于DC L，寄图1 ?图2无源探头示意图
无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连，所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用（某些厂家特殊接口标准的探头除外），但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型，所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减比，以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。 图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图，它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线（一般1至1.5米左右）、可调补偿电容Ccomp组成。此类无源探头一般输入阻抗为10M?，衰减比因子为10：1。 ?图3 Vscope 1衰减因 很小， ?图4R&SRT-ZH10高压探头
还有一类无源探头，其衰减比为1：1，信号未经衰减直接经过探头传输至示波器，其耐压能力不及其它无源探头，但它具备测试小信号的优势。由于不像10：1衰减比探头那样信号需要示波器再放大10倍显示，所以示波器内部噪声未放大，测量噪声更小，此类更适用于测试小信号或电源纹波噪声。 图5R&SHZ-1541:1/10:1可调衰减比无源探头 无源传输线探头是另一类特殊的无源探头，其特点是输入阻抗相对较低，一般为几百欧姆，支持图6 量50? ? 图 需要注意的是，由于传输线探头的低阻抗，它的负载效应会比较明显。因此，此类探头仅适用于与低输出阻抗（几十至100欧姆）的电路测试。对于更高输出阻抗的电路，我们可以选择使用高阻有源探头的方案，将在后续详述。 图8R&SRT-ZZ808.0GHz无源传输线探头 ??????
示波器的使用说明 DQE:黎维经2003年6月9日●目的:对常用的示波器进行说明,并就目前常测试的项目说明. ●内容 测试前注意事项: 1.AUTOSET 示波器的原始设臵. 2.仪器的校准调零 一般来说,对于我们现比较常用的TEKTRONIX示波器.在使用之前要有个预热的过程. A.对于仪器本身,开机后应预热至少5Minutes后方可进行测试. B.而对于我们现在使用的叉分探头和电流探头等有源探头,其本身的热漂会给测试结果带来误差.因此在测 试之前必须预热至少20 Minutes后并对探头进行调零后才可进行测量. 3. 示波器的AC输入电源线禁止使用两芯外接电源线.原因有: A.由于示波器本身会产生许多寄生参数, 造成测试结果不准确. B.可能会因为浮地点压以及ESD损坏示波器. C.会由于较大的容抗而损坏待测品. 采样模式的选择 对于TDS5104型号的示波器,我们能够采用的模式有:Sample, PK-Detect, Hi-Res, Average, Envelope总共五种可选用模式. Sample: 此模式是较全面真实的反映仪器所能探测到的波形,为时时采样,为示波器的默认设臵值,通常建议用作简单的一般的输出波形测试.比如Output, Diode Reverse Voltage, Mosfet的Vds等测试. PK-Detect: 此模式建议少使用,特别是在测试峰值的时候,因为这种模式会把所有能接受的波形,包括背景噪声全部被侦测出来.严重的影响测试结果的真实性. 仅适用于实时的,无内插式抽取的测试中. A.Hi-Res.: 此模式采用5G的带宽进行采样, 因为其反映的波形是对各采样点进行平均计算后, 它所得到的 结果是高分辨率, 低带宽的测试波形. 适用于实时的,无内插式抽取的测试中.可以虑掉随机噪声的影响. 泰克的工程师建议此模式为测试Ripple/Noise 的最佳选择模式. 特别说明一点,当测试Ripple noise时扫描速度应慢于40ns/div. B.Average 模式.是指顺序平均,随机平均等,用于规则的波形,目前对于我们开关电源验证测试等,此模式很少 用到. C.Envelope 模式, 与Average 模式一样,甚少用到. Input Termination 的选择. 示波器设臵50 Ohms耦合檔位时,对现有测试仅适用于配电流枪和电流探头测试 1.当选用AC coupling 时,示波器不能正确的测试小于200kHz 频率的波形,对现有的电流测试,均 选择DC 进行测试. 2.示波器将减小最大的V/division 10V 到1V,因为适当的振幅设定较高时,将导致50 Ohms 输入过 载.当使用电流放大器测试电流时,垂直旋纽应设臵为10mv/div. 3.无伦使用的是电流枪或电流探头示波器耦合阻抗均需要设定到50 Ohms;用电流探头时,示波器 会自动设臵到50 Ohms. 4.测试前应先估计被测信号的电流范围以选择适当的测试仪器,确保测试精度我们现在所用电流 枪(配电流放大器)最大测量电流为100A(Continue),最大可测量的peak电流为500A(单一脉冲). 现 在所使用的电流探头可测量范围为PEAK电流小于15A. 当测试电压时耦合阻抗一定要设臵为1M,否则会导致示波器损坏. 1.当测试电压时,除了Ripple noise 选用AC couple测试外,其它均选用DC couple进行测试. 2.电压测试也要根据实际被测信号选择适当的探头,以确保示波器的安全和测试数据的准确度.针对我们的 开关电源而言,通常要求一次测的组件电压测试均需选用差分探头进行测试,包括AC输入电源,另外二次 测所有浮地信号通常也须选用差分探头进行测试.我们现有差分探头可测试的最高电压为1KV. 当测试