一、電壓探頭的主要種類(lèi)
探頭是電壓傳感器的一種，用戶(hù)應(yīng)根據(jù)被測(cè)對(duì)象電壓值、輸出阻抗、電壓頻率選擇相適合的電壓探頭。目前示波器所使用的探頭種類(lèi)非常多，探頭不同，其輸入阻抗（電阻值、電容值）或模擬帶寬也有很大差別，在準(zhǔn)備測(cè)量之前，用戶(hù)需要充分了解探頭種類(lèi)和各種探頭之間的差別。一般在高頻測(cè)量中被經(jīng)常使用的探頭大致分為以下三種:
1、無(wú)源探頭
2、有源探頭/FEY探頭
3、低電容探頭（500Ω阻抗探頭）
高頻測(cè)量時(shí)需要注意的問(wèn)題
負(fù)荷效應(yīng)
當(dāng)探頭與被測(cè)量回路相連接，探頭的輸入阻抗將對(duì)被測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。這種現(xiàn)象稱(chēng)為負(fù)荷效應(yīng)。例如：在測(cè)量反饋回路時(shí)，探頭阻抗會(huì)改變回路內(nèi)電壓相位，結(jié)果使回路動(dòng)作發(fā)生變化，在震動(dòng)回路中可能改變震動(dòng)頻率，更為嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)震動(dòng)停止等情況。因此測(cè)量時(shí)要考慮到探頭可能產(chǎn)生的負(fù)荷效應(yīng)，特別是在測(cè)量靜電容量等敏感電路時(shí)，更需要注意探頭種類(lèi)的選擇。
探頭電容**測(cè)量帶寬
在測(cè)量100MHz以上高頻波形成分時(shí)，信號(hào)源阻抗和探頭電容容量形成低通濾波器，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。以50Ω回路為例（圖1），在終端測(cè)量信號(hào)波形時(shí)，信號(hào)源的等效阻抗為25Ω（50Ω并聯(lián)），這里因?yàn)榛芈穬?nèi)追加了探頭電容，形成的低通濾波器截止頻率為 fc＝1/2πRC。如果使用14pF的無(wú)源探頭截止頻率則為 fc＝455MHz，輸入容量為0.9pF的截止頻率則為 fc＝7GHz。測(cè)量高輸出阻抗回路時(shí)，負(fù)荷效應(yīng)會(huì)更加明顯，所以推薦使用輸入電容較小的有源探頭/FET探頭。
因電感而產(chǎn)生共振
在使用探頭觀測(cè)波形信號(hào)時(shí)必然用到同軸電纜，因?yàn)樘筋^是通過(guò)同軸電纜傳輸被測(cè)信號(hào)電纜必然存在電感，電感存在就會(huì)與探頭輸入電容產(chǎn)生共振。如果共振頻率在示波器模擬帶寬以外不會(huì)對(duì)波形觀測(cè)產(chǎn)生影響；但如果阻抗或電容較大，發(fā)生共振時(shí)，示波器可能觀測(cè)到被測(cè)信號(hào)本來(lái)沒(méi)有的紋波或震鈴。
1～2cm長(zhǎng)度電纜的電感值約為10nH，上文介紹三種探頭的共振頻率如表1顯示。
此外，除了探頭輸入端中存在的電感，還需要注意探頭地線(xiàn)中電感所產(chǎn)生的影響。
那么，使用探頭測(cè)量時(shí)，如何抑制共振的產(chǎn)生呢？
首先在使用示波器確認(rèn)輸入信號(hào)時(shí)，建議所使用探頭輸入端和地端盡量短。如果對(duì)被測(cè)信號(hào)再現(xiàn)性有更高的要求，則需要將探頭輸入端與被測(cè)端直接相連，使用較粗的銅線(xiàn)與探頭地端相連以盡量減小地線(xiàn)電感的影響，如果探頭輸入端無(wú)論如何無(wú)法直接連接到被測(cè)端時(shí)，則在探頭輸入前端附加50～100Ω的電阻，以防止共振產(chǎn)生。在該情況下，因附加電阻，測(cè)量系統(tǒng)模擬帶寬將被降低，以抑制因共振而產(chǎn)生的震鈴，使被測(cè)波形接近原始波形。
電纜特性
一般在測(cè)量時(shí)，通過(guò)同軸電纜將被測(cè)信號(hào)傳輸?shù)绞静ㄆ�，電纜因具有柔軟性和高頻特性目前被廣泛選用。但是，在實(shí)際使用過(guò)程中，即使電纜存在很小的彎曲，該彎曲部分導(dǎo)電體也會(huì)被損壞，使其電感值發(fā)生變化，影響電纜的傳導(dǎo)特性/反射特性，以至于不能正確觀測(cè)波形的高頻成分，這是影響高頻波形觀測(cè)的一個(gè)因素，所以在使用同軸電纜觀測(cè)時(shí)，盡量使電纜不要彎曲，才可以最大限度再現(xiàn)被測(cè)波形。
觀測(cè)高頻信號(hào)時(shí)，需要選擇合適的探頭，更需要掌握正確使用探頭的方法。希望本文能夠?yàn)樽x者在高頻測(cè)量時(shí)提供幫助。
