示波器探头原理

　　具体测试结果如下：
　　使用1165A 600MHz无源探头，使用鳄鱼嘴接地线：受探头负载的影响，上升时间变为：1.9ns;探头通道显示的波形存在振铃，上升时间为：1.85ns;
　　使用1156A 1.5GHz有源探头，使用5cm接地线：受探头负载的影响较小，上升时间仍为：1ns;探头通道显示的波形与原始信号一致，上升时间仍为：1ns。
　　单端有源探头结构图如下，使用放大器实现阻抗变换的目的。单端有源探头的输入阻抗较高(一般达100Kohm以上)，而输入电容较小(一般小于1pf)，通过探头放大器后连接到示波器，示波器必须使用50ohm输入阻抗。有源探头带宽宽(现在可达30GHz)，而负载小，但是价格相对较高(一般每根探头达到同样带宽示波器价格的10%左右)，动态范围较小(这个需要注意，因为超过探头动态范围的信号，不能正确测试。一般动态范围5V左右)，比较脆弱，使用需小心。

　　图11 有源探头结构
　　差分探头结构图如下，使用差分放大器实现阻抗变换的目的。差分探头的输入阻抗较高(一般达50Kohm以上)，而输入电容较小(一般小于1pf)，通过差分探头放大器后连接到示波器，示波器必须使用50ohm 输入阻抗。差分探头带宽非常宽(现在可达30GHz)，负载非常小，具有较高共模抑制比，但是价格相对较高(一般每根探头达到同样带宽示波器价格的10%左右)，动态范围也较小(这个需要注意，因为超过探头动态范围的信号，不能正确测试。一般动态范围3V左右)，比较脆弱，使用需小心。
　　差分探头适合测试高速差分信号(测试时不用接地)，适合放大器测试，电源测试，适合虚地测试等应用。

　　图12 差分探头结构
　　电流探头也是有源探头，利用霍尔传感器和感应线圈实现直流和交流电流的测量。电流探头把电流信号转换成电压信号，示波器采集电压信号，再显示成电流信号。电流探头可以测试几十毫安到几百安培的电流，使用时需要引出电流线(电流探头是把导线夹在中间进行测试的，不会影响被测电路)。
　　电流探头在测试直流和低频交流时的工作原理：
　　当电流钳闭合，把一通有电流的导体围在中心时，响应地会出现一个磁场。这些磁场使霍尔传感器内的电子发生偏转，在霍尔传感器的输出产生一个电动势。电流探头根据这个电动势产生一个反向(补偿)电流送至电流探头的线圈，使电流钳中的磁场为零，以防止饱和。电流探头根据反向电流测得实际的电流值。用这个方法，能够非常线性的测量大电流，包括交直流混合的电流。

　　图13 电流探头测试直流和低频时的工作原理
　　电流探头在测试高频时的工作原理：
　　随着被测电流频率的增加，霍尔效应逐渐减弱，当测量一个不含直流成分的高频交流电流时，大部分是通过磁场的强弱直接感应到电流探头的线圈。此时，探头就像一个电流变压器，电流探头直接测量的是感应电流，而不是补偿电流，功放的输出为线圈提供一个低阻抗的接地回路。

　　图14 电流探头测试高频时的工作原理
　　电流探头在交叉区域时的工作原理：
　　当电流探头工作在20KHz的高低频交叉区域时，部分测量是通过霍尔传感器实现的，另一部分是通过线圈实现的。

　　图15 电流探头交叉区域的工作原理