1.6.2 示波器探頭及其使用
探頭按照是否需要供電可分為有源探頭（內置放大器，需要外部供電）和無源探頭（內部都是無源器件，不用單獨供電），按照測量信號類型可分為電壓探頭和電流探頭。
10:1無源探頭：10:1高阻無源探頭是最常使用的探頭，它具有輸入阻抗高、動態范圍寬的優點，缺點是輸入電容大且需要補償。因示波器內也存在寄生電容，同一個示波器的不同通道或者不同示波器的寄生電容都不一樣，所以同一個探頭接到另外一個通道或者另外一個示波器需要再次補償。在10:1探頭中經過分壓之后示波器收到的信號只有原信號的1/10，所以示波器需要經過放大之后再顯示，這種情況會把示波器本底噪聲也放大。1×探頭則不同，在這個檔位信號不經衰減直接進入示波器，所以示波器本底噪聲也不會放大，故1×檔位適用于測小信號或者峰峰值紋波。
有源探頭：有源探頭有輸入電容低、帶寬高、輸入電阻高和無須補償等優點，缺點是成本較高、需要供電和動態范圍低。有源探頭可以分為單端有源探頭、差分探頭（又有高帶寬和高壓之分）和電流探頭等類型。單端有源探頭是測試點對地的參考電平，差分探頭可以直接測兩個測試點的相對電位差，不需要和“地”有聯系，在進行浮地測量或者要求共模抑制能力的測試時就需要使用差分探頭。
單端有源探頭：單端有源探頭內有阻抗比較高的高帶寬放大器，需要外部供電，它適用于需要高輸入阻抗、高帶寬的場景，一般能夠提供1MΩ輸入阻抗和1GHz以上帶寬。有源探頭的放大器接近待測電路，因此環路較小，可以減小寄生參數，帶寬可以做得更高，并且可以驅動較長的線纜。但是由于動態范圍不高，很容易被高壓破壞，所以使用時應注意待測電路的電壓范圍，防止被破壞。
差分有源探頭：差分有源探頭的前端放大器是差分放大器，共模抑制比的能力強，有高帶寬和高電壓的差分有源探頭之分。高帶寬差分有源探頭主要用于測試高速信號，這種探頭帶寬比一般的單端有源探頭更高，一般高速數字信號測試都會使用差分探頭。此外，對一些帶寬需求不高，但是對動態范圍反而有一定要求的場景，如CAN總線測量等，就需要使用高壓差分探頭。
電流探頭：測試電流有專門的電流探頭，電流探頭實質上是把電流參數按照一定的轉化關系轉化為電壓，然后示波器再根據該電壓值得到對應電流大小。電流探頭主要是根據霍爾效應和電磁感應原理將電流信號轉化為電壓信號。利用霍爾效應原理的電流探頭的好處是可以檢測直流和交流，但是缺點是小電流測量能力有限，可以通過把待測線纜在感應環里多繞幾圈來放大電流產生的磁場。為降低導線環路引入的感抗，可將導線雙絞，最大限度減小環路面積。利用電磁感應原理的電流探頭靈敏度高，帶寬也比較高。
探頭作為一個連接待測點到示波器的中間環節，它與示波器一起共同組成信號波形測試系統。一個理想的探頭模型應該具有輸入阻抗無限大、無限帶寬、零輸入電容、動態范圍無限大、零延時等特點，但是現實中沒有這種理想的探頭。探頭的常規技術參數有帶寬、阻抗匹配、衰減比、上升時間等，這些參數對正確選擇和使用探頭，進而對測試結果的正確性及準確性至關重要。
1.帶寬
帶寬是指正弦波信號衰減到-3dB（就是在高頻處增益下降到0.707）時的頻率，選擇示波器和探頭帶寬時至少要選擇被測量方波信號的5次諧波頻率以上的帶寬。
2.阻抗匹配
探頭輸入阻抗相當于在被測電路上并聯了一個阻抗，對被測信號有分壓和增加負載的作用，選擇不當會影響被測信號的幅度和直流偏置。探頭的輸入阻抗要與所用示波器的輸入阻抗匹配，以減小對被測電路的負載作用。另外還需要注意輸入阻抗會隨著頻率的增加而下降。例如用探頭×10檔測量信號，隨信號頻率增加，容性負載影響越明顯，造成探頭與示波器的阻抗不匹配，影響測量結果。為了消除這種影響，需要通過探頭端的可調電容進行補償調節，消除低頻或高頻增益。
3.探頭衰減系數
示波器探頭上標注有衰減系數，典型的衰減系數是1×、10×和100×。衰減系數指的是探頭信號幅值的衰減比例，例如1×探頭就沒有對信號進行衰減，而10×的探頭就會將信號幅值降到原本的1/10。需要注意的是在使用探頭的時候，需要根據探頭的衰減系數在示波器上設置好對應的比例，才能得到真實的數值。
4.上升時間
上升時間是指測量信號上升沿（10%～90%）時的最短時間，上升時間越短，靈敏度越高，對于被測信號的還原度就越高。在測量脈沖信號上升時間或下降時間時，為了保證合理的精度，探頭和示波器的總上升時間應該是被測脈沖寬度的1/3～1/5。對上升時間是被測脈沖寬度1/3的示波器/探頭組合，可以測量5%誤差范圍內的脈沖上升時間。
以上就是對探頭基礎知識的介紹以及探頭在不同場合的具體應用情況。在使用探頭測試待測點時，探頭并不是完全能把信號完整地傳輸到示波器內，需要考慮探頭對待測信號以及示波器的影響，根據實際的被測信號特征選擇合適的探頭以及適當的測試環境，才能得到正確的測量結果，否則有可能得到與實際情況差異較大的結果，從而被錯誤的測量結果誤導，影響判斷。