示波�無源探頭應用于高頻和低頻信號相關測量設計、服�、制造。它是由導線和連接器制�，在需要補償或衰減�，還包括電阻器和電容�。探頭中沒有有源器件�晶體管或放大器），因此不需為探頭供�。無源探頭一般是最堅固、最經濟的探�，它們不僅使用簡�，而且使用廣泛�
無源探頭一般作為示波器的標配提供給工程�，為通用探測提供了極好的解決方案，在測量一般的信號和電平時，無源探頭使用方�，而且價格便宜，是工程師案頭的必備之選。相比有源探�，無源探頭具有很多優(yōu)點：電壓動態(tài)范圍�、物理性能和電氣性能強健、適合瀏覽設計。但�，由于無源探頭本身的固有特�，它也具有很多缺點：電容負荷�、沒有足夠的帶寬、受地線影響、探頭不夠尖（且容易損壞�、很難連接表面貼裝器件。對于無源探�，工程師最頭疼的是它的電容負荷太大，工程師希望市場上能提供對被測設備影響最小的無源探頭�
�1是工程師常用�10倍無源電壓探頭的原理圖，其中，Rp (9 MΩ)和Cp位于探頭�，Rp為探頭輸入阻�, Cp為探頭輸入電�, R1 (1 MΩ)表示示波器的輸入阻抗，C1表示示波器的輸入電容和同軸電纜等效電容以及探頭補償箱電容的組合�。為了精確地測量，兩個RC時間常量（RpCp和R1C1）必須相�；任何不平衡都會帶來測量波形的失�,從來引起使一些參數如上升時間、幅度的測量結果不準確。因�，在測量前需要校準示波器的探頭的工作以保證測量結果的準確性� 從探頭的信號模型我們可以分�� 對于信號的DC量測，輸入容性Cp和C1等效為開�。信號通過Rp和R1進行分壓，最終示波器的輸入為� Vout=[R1/Rp+R1]*Vin=1/10* Vin
示波器輸入信號衰減為待測輸入信號�1/10。對于較高頻率的輸入信號,容抗對于信號的影響會大于阻抗。例�，一個標準的1MΩ~10pF的無源電壓探頭，輸入信號的頻率為100MHz，此時，探頭輸入容抗為Xc(Cp) = 1/�2×π×f×C�=159Ω，容抗遠遠小�9MΩ的探頭阻�，信號電流更多的會通過輸入電容提供的低阻回��9MΩ阻抗的高阻回路等效為旁路。也可以理解�159 Ω�9MΩ的并�(lián)之后等效阻抗�159 Ω。此�,實際輸入到示波器的信號幅�(AC/高頻)是由探頭的輸入電容以及回路總電容的比值決定，等效為： Vout=[Cp/Cp+C1]*Vin
一般來�，無源探頭的電纜存在8-10pF/foot的容性負載（1 foot 英尺=12 inches 英寸=0.3048 metre 米）�1.5nS/foot的上升時�� 對于一�6feet的電纜就存在60pF容�，加上一般示波器�20pF的輸入電容以及一些雜散，大致�90pF左右。根�1�10的分�，探頭的輸入電容應該�10pF左右才能滿足 Vout/Vin=[10/10+90]=1/10 輸入衰減10倍的特�。考慮到探頭和電纜容性的一些誤�,需要使用探頭補償電容箱來進行一個回路補�，由于誤�，無源電壓探頭的輸入容性一般為8~12pF之間。目前主流的10倍無源電壓探頭的輸入負載模型一般都是輸入電�8~12pF,輸入電阻9M�.
簡化探頭模型為一個更簡單的阻容分壓電路如�:
讓我們來進行一個簡單的推導計算:
1.計算初始值uC2(0�) 由于電容電壓�(fā)生躍�，要根據電荷守恒定律� KVL 來確�
2.計算�(wěn)�(tài)uC2電容開路�，按照電阻分壓公式得�
3. 計算時間常數
4.用三要素公式得到電容電壓uC2(t)
我們可以看� ,波形�3種情�:
1.完全補償
2.過補�
3.欠補�
以下圖示給出了欠補償、過補償和合理補償三種情況下探頭產生的波��
探頭欠補償波形圖
探頭過補償說明圖
探頭完全補償說明�
所�, 在獲得一臺可以工作的示波器和探頭后應該要做的項工作是校準探頭以保證其內部RC時間常量匹配。這時需要將探頭連接到示波器的探頭補償輸�。然后使用非磁性調節(jié)工具調節(jié)補償箱中的調節(jié)螺螺絲完成校準一直觀察到平坦的波形響應。不要太頻繁校準，因為沒有必��
首先從地線說起。通常探頭標配�15cm 長的黑色的地線夾可以實現(xiàn)比較方便的地線連接，但是這么長的地線由于電感效應在測高頻信號時會產生比較大的振蕩，再有開關電源的場合還會耦合進很大的噪聲。可能很多人都不知道，常用的500MHz 的無源探頭在使用這種長地線時帶寬有�200MHz�300MHz 就算不錯�。所以如果要做高頻測量，就需要換用相應的短地線，比如一些接地的彈簧針或彈簧片等。使用這種短的接地線所帶來的一個問題是可能探測點附近找不到合適的接地點，而再引長線的話又會增加電�，所以通過相應的接地銅片把參考地引到探測點附�。由于銅片本市的橫截面積比較大，所以其電感很小，可以提供一個比較理想的地參考點。以下是用彈簧接地片配合接地銅片進行測試的例��
再說一下信號的探測問題。大家都知道探頭前面的探鉤拔掉后可以用前面的探針做測�，但是這個探針如果太粗的話不方便測一些高密度的管�，而太細的話了又有可能會損壞。所以有些探頭還有一些探針的備件提供，可以方便用戶更�。更換時用個鉗子把原有探針拔下?lián)Q上新的就行了�
對于有些密度比較高的QFP 或DIP 封裝器件來說，如果想用探針直接在芯片的管腳上做探測通常是比較危險的，因為探針有可能會滑開從而造成相鄰的兩個管腳短�。針對這種應用，有些探頭還提供了一些塑料的IC 探測�。使用時把這些探測頭套在探頭前�，其楔形的結構可以保證探頭尖在可靠接觸的同時不會滑開，從而避免了測量中的風險。這些IC 探測頭根據不同的芯片管腳間距用不同的顏色區(qū)分，這種測量方法可以支持的管腳間距從0.5mm �1.27mm 不等�
對于板上信號測試的另一種方法是使用套筒或非常小的抓�。套筒比較適合與直接連接板上的插�，而套筒前面附帶的抓鉤則可以非常方便地勾在芯片的管腳或針腳上。當�，這種方法由于使用的地線和信號線比較長，在提供方便性的同時也會影響探頭的帶�。小的抓鉤也可以支持到最�0.5mm 的管腳間��
對于一些特殊的應用，也有相應的探頭附件可供選擇。比如對于一些板上的關鍵信號，如果希望盡可能方便、可靠的測量，可以在實際時在PCB 上預留一個探頭的適配器。需要測試時只需要把探頭插在適配器上就行�，這樣即保證了帶寬，又方便了測�。另外如果被測信號直接可以提供同軸連接器的輸出，比如BNC接口，那還可以通過探頭的BNC 適配器和BNC 電纜直接相�，也是非常可靠方��
還有一些測試比如抖�、眼�、模板等測試由于要測量時間較�，所以需要脫手測試。手持的的方法雖然方便但不可靠也不能持續(xù)很長時間。最簡單的脫手測試方法是把探頭套在一�2 腿的探頭夾上，依靠重力壓在被測點�。對于一些復雜的場合，還可以選擇3維的探頭手臂，其可以把探頭夾住并根據需要調整探測的位置和角�。這種3 維的探頭架要做得好的話價格很貴，甚至會超過一個普通無源探頭的價格，所以只在一些特殊測場合才會用到�
手持的的方法雖然方便但不可靠也不能持�(xù)很長時間。最簡單的脫手測試方法是把探頭套在一�2 腿的探頭夾上，依靠重力壓在被測點�。對于一些復雜的場合，還可以選擇3維的探頭手臂，其可以把探頭夾住并根據需要調整探測的位置和角�。這種3 維的探頭架要做得好的話價格很貴，甚至會超過一個普通無源探頭的價格，所以只在一些特殊測場合才會用到�
除此之外，無源探頭通常還會配個小起子用來調整匹配電容，或者有些色�(huán)可以套在探頭上以區(qū)分不同的通道�
60MHz Switch Selectable x1/x10/Ref Probe
維庫電子�，電子知識，一查百��
已收錄詞�170104�
