示波器探頭結(jié)構(gòu)及使用方法

示波器探頭對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性以及正確性至關(guān)重要，它是連接被測電路與示波器輸入端的電子部件。最簡單的探頭是連接被測電路與電子示波器輸入端的一根導(dǎo)線，復(fù)雜的探頭由阻容元件和有源器件組成。簡單的探頭沒有采取屏蔽措施很容易受到外界電磁場的干擾，而且本身等效電容較大，造成被測電路的負(fù)載增加，使被測信號失真。

本質(zhì)上，示波器探頭是在測試點(diǎn)或信號源和示波器之間建立了一條物理和電子連接；實際上，示波器探頭是把信號源連接到示波器輸入上的某類設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)，它必須在信號源和示波器輸入之間提供足夠方便優(yōu)質(zhì)的連接。連接的充分程度有三個關(guān)鍵的問題：物理連接、對電路操作的影響和信號傳輸。

大多數(shù)探頭由探頭頭部、探頭電纜、補(bǔ)償設(shè)備或其他信號調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)和探頭連接頭組成。

為進(jìn)行示波器測量，必須先能夠在物理上把探頭連接到測試點(diǎn)。為實現(xiàn)這一點(diǎn)，大多數(shù)探頭至少有一兩米長的相關(guān)電纜。但是探頭電纜降低了探頭帶寬：電纜越長，下降的幅度越大。除了一兩米長的電纜外，大多數(shù)探頭還有一個探頭頭部或帶探針的把手，探頭頭部可以固定探頭，用戶則可以移動探針，與測試點(diǎn)接觸。通常這一探針采用彈簧支撐的掛鉤形式，可以把探頭實際連接到測試點(diǎn)上。

1.探頭結(jié)構(gòu)：為了獲得可用的測量結(jié)果，探針上的信號必須通過探頭頭部和電纜，以足夠的保真度傳送到示波器的輸入。Prbtek以其典型的示波器探頭結(jié)構(gòu)示意圖為例，它的一端具有一個掛鉤，檢測波形時可以鉤到電路的元件引腳上，掛鉤外有一個護(hù)套，內(nèi)有彈簧。檢測時用手將護(hù)套拉下，掛鉤才露出來。如圖1所示

示波器探頭結(jié)構(gòu)示意圖

2.接地環(huán)和接地夾：探頭中間有一個接地環(huán)和接地夾，用于與被檢測的電路地線相連。使用時如果沒有正確接地，就不能正常檢測波形。

3.衰減轉(zhuǎn)換開關(guān)：在探頭的尾部有一個衰減轉(zhuǎn)換開關(guān)，旋轉(zhuǎn)下部的套筒形旋鈕可以進(jìn)行x1擋或x10擋的選擇。在手柄下部標(biāo)有選擇指示，x10擋即表示檢測送入的信號被衰減1/10，因此示波器上觀測的值要乘以10。

4.BNC型插頭：探頭通過電纜將信號送到示波器的信號輸入端，探頭電纜的另一端有一個BNC型插頭，在插頭的部分有一個校正電容器的調(diào)整端。如圖2所示。

圖2探頭校正電容的位置示意圖

5.探針：如圖3所示，當(dāng)逆時針旋轉(zhuǎn)掛鉤護(hù)套，取下護(hù)套以后，就可以將掛鉤部分卸下來，露出探頭的探針。這樣，在檢測密度很高的電路板時，可用探針點(diǎn)到檢測部位，以免與其他元件短路。

圖3探頭結(jié)構(gòu)示意圖

6.在x10擋測量：?示波器探頭在x10擋具有高阻抗和低電容量的特性，但是輸入電壓的幅度被衰減為1/10，在測量時注意這個特點(diǎn)，即測量的電壓值=示波器靈敏度(V/DIV) × 屏幕幅度 x 10。

例如，示波器靈敏度擋為1V/DIV x 屏幕幅度為SDIV x 10，則測量電壓值應(yīng)為50V。注意：在x10擋測量信號波形，必須調(diào)整探頭上的電容器，使方波的頂部平直。

7.在x1擋測量：在x1擋測量，實際上就是將被測量信號直接送到示波器而沒有衰減。因此，輸入電容量比較大，約為250 pF。測量時必須考慮這個因素。

示波器探頭的使用

別看一個示波器探頭很簡單，其實還是很有講究的。以下是prbtek使用示波器探頭的一點(diǎn)小經(jīng)驗，供大家使用時參考一下。

首先是帶寬，這個通常會在探頭上寫明，多少M(fèi)Hz。如果探頭的帶寬不夠，示波器的帶寬再高也是無用，瓶頸效應(yīng)。

另外就是探頭的阻抗匹配。探頭在使用之前應(yīng)該先對其阻抗匹配部分進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常在探頭的靠近示波器一端有一個可調(diào)電容，有一些探頭在靠近探針一端也具有可調(diào)電容。它們是用來調(diào)節(jié)示波器探頭的阻抗匹配的。

如果阻抗不匹配的話，測量到的波形將會變形。調(diào)節(jié)示波器探頭阻抗匹配的方法如下：首先將示波器的輸入選擇打在GND上，然后調(diào)節(jié)Y軸位移旋鈕使掃描線出現(xiàn)在示波器的中間。

檢查這時的掃描線是否水平(即是否跟示波器的水平中線重合)，如果不是，則需要調(diào)節(jié)水平平衡旋鈕(通常模擬示波器有這個調(diào)節(jié)端子，在小孔中，需要用螺絲刀伸進(jìn)去調(diào)節(jié)。

數(shù)字示波器不用調(diào)節(jié)。然后，再將示波器的輸入選擇打到直流耦合上，并將示波器探頭接在示波器的測試信號輸出端上(一般示波器都帶有這輸出端子，通常是1KHz的方波信號)，然后調(diào)節(jié)掃描時間旋鈕，使波形能夠顯示2個周期左右。

調(diào)節(jié)Y軸增益旋鈕， 使波形的峰-峰值在1/2屏幕寬度左右。然后觀察方波的上、下兩邊，看是否水平。如果出現(xiàn)過沖、傾斜等現(xiàn)象，則說明需要調(diào)節(jié)探頭上的匹配電容。用小螺絲刀調(diào)節(jié)之，直到上下兩邊的波形都水平，沒有過沖為止。當(dāng)然，可能由于示波器探頭質(zhì)量的問題， 可能調(diào)不到完全無失真的效果，這時只能調(diào)到最佳效果了。

另外就是示波器上還有一個選擇量程的小開關(guān)：X10和X1。當(dāng)選擇X1檔時，信號是沒經(jīng)衰減進(jìn)入示波器的。而選擇X10檔時，信號是經(jīng)過衰減到1/10再到示波器的。

因此，當(dāng)使用示波器的X10檔時，應(yīng)該將示波器上的讀數(shù)擴(kuò)大10倍(有些示波器，在示波器端可選擇X10檔，以配合探頭使用，這樣在示波器端也設(shè)置為X10 檔后，直接讀數(shù)即可)。當(dāng)我們要測量較高電壓時，就可以利用探頭的X10檔功能，將較高電壓衰減后進(jìn)入示波器。

另外，X10檔的輸入阻抗比X1檔要高得多，所以在測試驅(qū)動能力較弱的信號波形時，把探頭打到X10檔可更好的測量。

prbtek提醒大家要注意在不確定信號電壓高低時，也應(yīng)當(dāng)先用X10檔測一下，確認(rèn)電壓不是過高后再選用正確有量程檔測量，養(yǎng)成這樣的習(xí)慣是很有必要的，減少對示波器的損壞。

經(jīng)常有人提問，為什么用示波器看不到晶振引腳上的波形？一個可能的原因就是因為使用的是探頭的X1檔，這時相當(dāng)于一個很重的負(fù)載(一個示波器探頭使用1檔具有上百pF的電容)并聯(lián)在晶振電路中，導(dǎo)致電路停振了。

正確的方法應(yīng)該是使用探頭的X10檔。這是使用中應(yīng)當(dāng)注意的，即或不停振，也有可能因過度改變振蕩條件而看不到真實的波形了。

其實示波器具有什么功能在最大程度上取決于示波器探頭的種類，如果你探頭是只能探測電子波動的，那你這臺示波器就只能夠探測電子的活動，或者說你給你的示波器裝上了一個磁場探頭，那么一些通過磁場發(fā)生的物質(zhì)變化，就能夠被你的示波器探測到。
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