示波器探头原理及种类

导读：小编认为电子工程师的牛人们都是技术牛人，而且更技术牛人们都是将技术与方法共同利用起来，然而好的方法肯定是离不开好的工具，下面小编想要给烧友们介绍下示波器探头原理及种类。

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。

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d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。

其次，探头本身有输入电容。这个电容不是刻意做进去的，而是探头的寄生电容。这个寄生电容也是影响探头带宽的最重要因素，因为这个电容会衰减高频成分，把信号的上升沿变缓。通常高带宽的探头寄生电容都比较小。

理想情况下 Cprobe 应该为 0，但是实际做不到。一般无源探头的输入电容在 10pf 至几百 pf 间，带宽高些的有源探头输入电容一般在 0.2pf 至几 pf 间。

下面我们以最近特别火爆的5-PWR应用软件为例给烧友们介绍下用探头测试的效果。

测量结果

● Results标签显示了选择的谐波标准、基础谐波和三阶谐波幅度、THD-F、THD-R、RMS值和通过/未通过状态。

● 可以选择各个谐波，测量值在结果标签、条形图和结果表之间链接起来。

● 谐波表包括：

o 选择的谐波标准

o 谐波数和频率

o 幅度 (RMS)：谐波测得的 RMS 幅度值，单位为 dBμA 或 A

o 幅度 (%)：相对于基础频率的谐波测得幅度

o 相位：相对于频率基准的谐波相位，单位为度

o 极限：指定标准规定的谐波极限

o 状态：预一致性测试通过 / 失败状态

o 裕量：实测值与极限之差

● 电流谐波可以用分贝微安 (dBμA) 或安培 (A) 为单位显示

图为使用 5-PWR 进行开关损耗测量。把瞬时功率的电流和电压相乘，可以得到上方轨迹（橙色）。损耗测量在瞬时功率 波形上执行。每个损耗区域都用带颜色的标记标出，标记与测量标签对应。底部波形是经过开关的电压和流经开关的电流。

效率

器件或产品效率高，是当今激烈竞争的市场环境中决定成败的一个关键因素。高级功率测量和分析软件可以简便地测量功率转换 (AC-DC,●AC-AC,●DC-DC,●DC-AC) 产品的效率。

对拥有最多 3 个输出的功率产品，高级功率测量和分析软件使得设计人员可以立刻测试整个系统的效率，加快测试和验证速度。

如上图显示了拥有 1 个输入和 3 个输出的 AC-AC 转换器上的效率测量结果，其中使用演示电路板和数学信号仿真多输出器件。我们测量（在本例中仿真）了每个输入和输出的电压和电流：

● Ch3:输入电压

● Ch4:输入电流

● Ch7:输出 1 电压

● Ch8:输出 1 电流

● Math3:输出 2 电压

● Math4:输出 2 电流

● Math6:输出 3 电压

● Math7:输出 3 电流

应用会计算被测器件的各种效率和总效率，在结果标签中显示。还可以打开结果表，用 .MHT 或 PDF 格式保存报告。

生成报告

数据采集、归档和文档管理通常是设计和开发过程中繁琐而又必要的任务。5-PWR 配有一个报告生成工具，在实践中可以轻松编制测量结果文档。

通过使用示波器的 "Saveas"（另存为）功能，可以生成、并在示波器屏幕上显示指定布局的报告成品。

小结

通过结合使用 5-PWR 应用与 5 系列 MSO示波器，工程师可以迅速进行准确的、可重复的测量，而且设置时间非常短。最重要的是，他们不需要进行手动计算，示波器应用完成了计算工作。通过使用截图和报告，工程师可以简便地提供仪器设置方式、波形和测量结果等完整的文档。

小黑板重点内容：

哪款探头适合您的应用？

在与适当的功率探头相结合时，5 系列 MSO 示波器实现了最好的功率测量性能。5 系列 MSO 配有 TekVPI 探头接口，在示波器和探头之间实现通信。

做电源测试时你总会遇到这些难题：

如何准确测量微小信号？

如何进行多路信号测试？

主要功率损耗点在哪？

如何提高电源效率？