示波器-成也探頭敗也探頭
我們常常比較關(guān)注示波器本身，而忽略了探頭的選擇。實(shí)際上探頭是介于被測(cè)信號(hào)和示波器之間的中間環(huán)節(jié)，如果信號(hào)在探頭處就已經(jīng)失真了，那么示波器做的再好也沒有用。
在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，我們應(yīng)當(dāng)選擇合適的示波器探頭，才能得到準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。探頭的性能會(huì)對(duì)最終的測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生直接的影響，用對(duì)了可以成就高性能、高精度的測(cè)試，用不好也會(huì)成為高端示波器性能表現(xiàn)的瓶頸。
探頭分類
常見的示波器探頭有四種：無(wú)源探頭、有源探頭、差分探頭和電流探頭。
01 無(wú)源探頭
衰減無(wú)源電壓探頭是最常用的探頭，常見的無(wú)源探頭帶寬都在500MHz以下，大部分中低端示波器都會(huì)標(biāo)配兩支或四支無(wú)源探頭，它是一種非常方便、價(jià)格相對(duì)便宜的探頭。高壓探頭和傳輸線探頭也是屬于無(wú)源探頭的范疇。
02 有源探頭
有源探頭輸入阻抗高，帶寬也可以做到很高。有源探頭的不利條件是成本高，尺寸大，也需要電源進(jìn)行供電。
03 差分探頭
差分探頭分為有源差分探頭和高壓差分探頭。測(cè)試高速信號(hào)，特別是差分信號(hào)時(shí)，只能使用對(duì)應(yīng)的有源差分探頭來(lái)測(cè)試。有源差分探頭具有低的負(fù)載效應(yīng)，更高的信號(hào)保真度，高動(dòng)態(tài)范圍以及微小的溫漂等特點(diǎn)。而在很多高壓信號(hào)的測(cè)試上，一般使用高壓差分探頭測(cè)試。
04 電流探頭
用示波器來(lái)測(cè)試電流就會(huì)用到電流探頭，常用的電流探頭是利用霍爾原理來(lái)制作的。它通過(guò)測(cè)量電路周圍磁場(chǎng)的變化來(lái)獲得電流信號(hào)。在選擇電流探頭時(shí)應(yīng)該注意幾個(gè)主要參數(shù)：待測(cè)物電流大小、電流頻率、交流還是直流、鉗口的形狀和大小、供電方式、接口形式等。
探頭附件
示波器探頭通常會(huì)帶一些附件，例如色環(huán)、調(diào)節(jié)棒和探頭保護(hù)帽。
01 色環(huán)
紅黃綠藍(lán)色的圓圈狀東西，就是色環(huán)。可以看到，攤頭上已經(jīng)套了兩個(gè)藍(lán)色的。這個(gè)色環(huán)是塑料材質(zhì)，一端開口，可以隨時(shí)卸下來(lái)?yè)Q上別的顏色，色環(huán)不會(huì)對(duì)被測(cè)電路產(chǎn)生影響，只是輔助識(shí)別的作用，用在示波器有多個(gè)探頭的場(chǎng)合。如下示波器的探頭插口，可以看到有兩種顏色。
如果探頭和示波器是配套的，你可以發(fā)現(xiàn)你的探頭已經(jīng)配好了紅色和藍(lán)色的色環(huán)，你只需要在使用的時(shí)候按照相同的顏色查到示波器插頭插口即可。插反也不會(huì)對(duì)測(cè)量有電路影響，只是在測(cè)量的時(shí)候好區(qū)分。如果你的探頭用壞了，從某寶或市場(chǎng)買來(lái)一個(gè)，首先得把相應(yīng)的色環(huán)裝好，以便區(qū)分探頭通道。
02 調(diào)節(jié)棒
文章開始的第一張圖中，最黑的那個(gè)棒棒就是調(diào)節(jié)棒，在最前面有一個(gè)扁平的不銹鋼，形似改錐，這個(gè)調(diào)節(jié)棒就是一個(gè)改錐，用來(lái)調(diào)節(jié)探頭的補(bǔ)償電容，把你的探頭拿出來(lái)，找到螺絲孔，如下圖，探頭補(bǔ)償電容調(diào)節(jié)孔在插口處，有的在探針那一端。
什么時(shí)候需要調(diào)，調(diào)到什么程度？調(diào)節(jié)方法：找到示波器的校準(zhǔn)信號(hào)輸出端口，如下圖，將探極接到信號(hào)輸出端口，示波器會(huì)出現(xiàn)1KHz的方波型號(hào)，觀察信號(hào)的波形，調(diào)整到很規(guī)整為止。
03 探針保護(hù)帽
把探極勾摘掉以后，漏出探針的圖片，常用來(lái)測(cè)試IC的管腳。看著探極的探針，當(dāng)你的用它測(cè)量IC的某個(gè)管腳時(shí)，會(huì)不會(huì)發(fā)生不小心碰到周邊管腳或者使得兩條管腳短路的情況？這時(shí)候，探針保護(hù)冒就起作用了。選擇合適的探針保護(hù)帽直接套上去即可。
探頭校準(zhǔn)
拿到探頭，先要校準(zhǔn)，什么樣的探頭需要校準(zhǔn)？除無(wú)衰減的探頭（1:1）外，都需要校準(zhǔn)。校準(zhǔn)是探頭首次與一臺(tái)示波器使用時(shí)必須需要校準(zhǔn)，換不同的臺(tái)式示波器測(cè)量時(shí)，都要校準(zhǔn)。
無(wú)源探頭的校準(zhǔn)：校正補(bǔ)償電容。用螺絲刀調(diào)節(jié)無(wú)源探頭上的校正電容，使其波形盡量呈矩形，也就是與示波器良好匹配。
有源探頭的校準(zhǔn)：校正直流偏移。有源探頭內(nèi)含放大器等有源器件，因溫漂等原因而使其在不同環(huán)境中引入直流偏移不同。使用前，先插到示波器上預(yù)熱幾分鐘，然后進(jìn)行一次校準(zhǔn)。探頭接好示波器面板自帶的1KHz、0.5V的信號(hào)，按VerticalàCal Probe（main），稍等幾分鐘后示波器就自動(dòng)校準(zhǔn)好了。
電流探頭的校準(zhǔn)：探頭接在示波器的通道1上，按下電流探頭上“DEGAVSS”和“BALANCE”按鈕調(diào)校和校零，校零好后，示波器上CH1顯示出單位“mA”。
注意事項(xiàng)
????手不要觸摸探頭；探頭地就近接被測(cè)信號(hào)的地；探頭探針就近接被測(cè)信號(hào)管腳，探頭要盡量與電路板PCB板面垂直；測(cè)量時(shí)，盡量減小探頭探針與探頭地所構(gòu)成環(huán)路的面積；探頭的地線不要懸空，只能接電路板上的地線，不可以搭接在電路板的正負(fù)電源端。????
小編為您介紹一款常用的探頭，差分探頭，Differential Probes。一種示波器探頭利用差分放大原理設(shè)計(jì)出來(lái)，就是差分探頭。
把任意兩點(diǎn)間的浮接信號(hào)，通過(guò)差分探頭，變換成為相對(duì)地的信號(hào)。以供應(yīng)電表、示波器、或電腦計(jì)算機(jī)來(lái)使用。絕大多數(shù)的電子電路，特別是電機(jī)電路，都會(huì)包含有交流抵補(bǔ)(AC OFFEST) 或直流抵補(bǔ)(DC OFFSET)，對(duì)地回路可能都沒有。如果不使用差分探頭，用其他非差分探頭測(cè)量，這時(shí)候帽然的接通示波器將會(huì)導(dǎo)致觸電，或者對(duì)示波器產(chǎn)生順壞的影響，或者產(chǎn)生電線走火的風(fēng)險(xiǎn)。所以很多情況下，對(duì)電路的波形測(cè)試，差分探頭差分信號(hào)探測(cè)，更保險(xiǎn)，更準(zhǔn)確。
差分探頭工作原理具體是什么呢?
【普通探頭】
（常規(guī)測(cè)試的時(shí)候，是示波器探針點(diǎn)在被測(cè)點(diǎn)，地線接地，測(cè)試被測(cè)點(diǎn)和地的電壓差。地線通過(guò)示波器的地直接和大地相連）
差分探頭原理簡(jiǎn)單的說(shuō)，是一對(duì)信號(hào)，將它們同時(shí)輸入到放大電路里，接著相減，從而抵消干擾信號(hào)，過(guò)濾出本原信號(hào)。構(gòu)成差分探頭放大器，硬件上用直接耦合方式，使用了參數(shù)特性相同的兩個(gè)晶體管。首先對(duì)兩個(gè)輸入端上，同時(shí)輸入相位相同且大小相同的信號(hào)，不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓信號(hào)歸零，這樣就能去掉零點(diǎn)漂移。
但是很多情況，被測(cè)設(shè)備的地和我們示波器的地并不相同，比如測(cè)試開關(guān)電源的時(shí)候，或者三相輸出，他們的地實(shí)際上是零線（帶電壓）或者有浮動(dòng)，導(dǎo)致這個(gè)時(shí)候從示波器探頭的地線會(huì)引入一部分的電壓進(jìn)去，一個(gè)是影響測(cè)量，一個(gè)是有可能燒壞示波器。
這也是早期的電源工程師喜歡把示波器的三角插頭給剪了，再拔掉探頭地線去做測(cè)試因?yàn)槟菚r(shí)候差分探頭貴，節(jié)約成本，但是又要做這個(gè)測(cè)試。
差分探頭差分信號(hào)不是以地作為參考信號(hào)，而是相對(duì)參考。傳統(tǒng)的單端探頭用于測(cè)量差分信號(hào)時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)“地彈”現(xiàn)象。這是因?yàn)槠胀ǖ膯味颂筋^，測(cè)量時(shí)生成的是信號(hào)是相對(duì)地的，對(duì)干擾信號(hào)無(wú)法排除。
差分探頭用途到底有哪些呢?
差分探頭目前在很多電子行業(yè)都有廣泛應(yīng)用例如開關(guān)電源行業(yè)電源、逆變器、轉(zhuǎn)換器、馬達(dá)控制等。
