在選擇探頭時要考慮四個基本信號源問題，即信號類型、信號頻率成分、信號源阻抗和測試點的物理屬性。

信號類型

探頭選擇的第一步是評估要探測的信號類型。為此，可以把信號劃分為：電壓信號，電流信號，邏輯信號，其它信號。

圖1.根據被測信號類型劃分的探頭種類

電壓信號是電子器件測量中最經常遇到的信號類型，也正因如此，電壓傳感探頭是最常用的示波器探頭類型。此外，應該指出，由于示波器在輸入上要求電壓信號，因此其它類型的示波器探頭在本質上是把傳感到的現象轉換成相應電壓信號的傳感器。一個常見實例是電流探頭，它把電流信號轉換成電壓信號，以便在示波器查看信號。

邏輯信號實際上是特殊類型的電壓信號。可以使用標準電壓探頭查看邏輯信號，但更常見的情況是必須查看特定的邏輯事件。通過把邏輯探頭設置成在發生規定的邏輯組合后觸發到示波器的信號，可以實現這種功能。

這允許在示波器顯示屏上查看特定的邏輯事件。

圖2.示波器顯示屏查看邏輯事件

除電壓信號、電流信號和邏輯信號外，可能還有用戶關心的許多其它信號類型，如光源、機械源、熱源、聲源和其它來源發出的信號。可以使用各種變頻器把這些信號轉換成相應的電壓信號，以在示波器上進行顯示和測量。在完成這種轉換時，變頻器成為信號源，以選擇探頭，把變頻器信號傳送到示波器上。

圖1根據要測量的信號類型以圖形方式對探頭進行了分類。注意，在每一類下面，都有各種探頭子類，額外的信號屬性及示波器要求進一步決定了這些探頭子類。

信號頻率成分

不管是什么類型，所有信號都有頻率成分。DC信號的頻率為0 Hz，純正弦曲線擁有單一的頻率，這一頻率是正弦曲線周期的倒數。所有其它信號都包含多個頻率，頻率值取決于信號波形。例如，對稱方波的基礎頻率(fo)是方波周期的倒數，另外還有其它諧波頻率，這些諧波頻率是基礎頻率的奇數倍(3fo,5fo,7fo,.…)。基礎頻率是波形的基礎，諧波頻率與基礎頻率相結合，增加了結構細節，如波形轉換和拐角。

圖3.諧波頻率

為使探頭把信號傳送到示波器、同時保持足夠的信號保真度，探頭必須擁有足夠的帶寬，以最小的干擾傳送信號的主要頻率成分。在方波和其它周期信號中，這一般意味著探頭帶寬必需比信號的基礎頻率高3-5倍。這可以傳送基礎頻率和前幾個諧波，而不會不適當地衰減其相對幅度。另外還將傳送較高的諧波，但衰減數量會提高，因為這些更高的諧波超過了探頭的3-dB 帶寬點。但是，由于至少在一定程度上仍存在更高的諧波，因此它們仍在一定程度上會影響波形的結構。

圖4.主要頻率成分超過測量系統帶寬

圖4在信號的主要頻率成分超過測量系統帶寬時(a)，它們會經歷較高程度的衰減。結果，通過磨圓拐角和拉長轉換，波形細節會丟失(b)。

限制帶寬的主要影響是降低信號幅度。信號的基礎頻率越接近探頭的3-dB帶寬，探頭輸出上看到的整體信號幅度越低。在3-dB點上，幅度下降30%。此外，由于帶寬滾降，擴展到探頭帶寬之上的信號諧波或其它頻率成分會經歷更高程度的衰減。在較高的頻率成分上衰減程度較高，可以通過銳角變圓及快速波形轉換變慢看出這一點(參見圖4)。

還應該指出，探頭尖端電容也限制著信號轉換的上升時間。但是，這與信號源阻抗和信號源負荷有關。

信號源阻抗

討論信號源阻抗阻抗可以提煉為下面幾個要點:

1.探頭的阻抗與信號源阻抗相結合，產生新的信號負荷阻抗，其在一定程度上會影響信號幅度和信號上升時間。

2.在探頭阻抗明顯高于信號源阻抗時，探頭對信號幅度的影響可以忽略不計。

圖5.示波器探頭

3.探頭尖端電容也稱為輸入電容，影響著信號的上升時間展寬。這是由于把探頭的輸入電容從10%提高到 90%所需的時間導致的，其公式如下:

tr =2.2 x Rsource X Cprobe

從上面幾點中，可以明顯看出最好選擇高阻抗、低電容探頭，以最大限度降低信號源的探頭負荷。此外，通過在可能的地方選擇低阻抗信號測試點，可以進一步降低探頭負荷的影響。

物理連接考慮因素

信號測試點的位置和形狀也是探頭選擇的主要考慮因素。其是否足夠，剛好把探頭接觸到測試點上、在示波器上觀察信號?還是必需使探頭連接測試點，以監測信號，同時進行各種電路調節?對前一種情況，適合采用針式探頭尖端;而對后一種情況，則要求某類可收縮的掛鉤探頭尖端。

測試點的規格也影響著探頭選擇。標準規格的探頭和附件特別適合探測連接器針腳、電阻器引線和背板。但為了探測表面封裝電路，我們推薦使用帶有為表面封裝應用專門設計的附件的小型探頭。

圖6.探測表面封裝電路的小型探頭

目標是選擇最適合特定應用的探頭規格、形狀和附件，從而可以迅速、簡便、牢固地把探頭連接到測試點上，以可靠地進行測量。

審核編輯 黃宇