無(wú)源探頭非常適合帶寬在 50 MHz 以下的測(cè)量應(yīng)用。這是因?yàn)闊o(wú)源探頭的輸入電容在 9 或 10 皮法 (pF) 范圍內(nèi)。這樣可以加載受測(cè)試器件。這些負(fù)載效應(yīng)隨著頻率提高而增加。為了避免這種負(fù)載效應(yīng)，有源探頭在無(wú)源探頭的補(bǔ)償衰減器和示波器輸入之間插入了一個(gè)放大器。

該放大器對(duì)連接電纜進(jìn)行緩沖，讓電纜能夠端接到標(biāo)稱值為50Ω 的特征阻抗。這樣可將探頭與電纜的容性負(fù)載和示波器的輸入電路隔離開。該放大器旨在最大程度減小輸入電容，標(biāo)稱值為4 pF。而補(bǔ)償衰減器進(jìn)一步減小了此電容。為實(shí)現(xiàn)10:1衰減，預(yù)期的輸入電容約為0.4 pF。但是，輸入保護(hù)電路和探頭尖端五金額外增加了電容。

Teledyne LeCroy ZS1000 1 GHz單端有源探頭是典型的有源探頭，具有0.9 pF的輸入電容和1 MΩ 的輸入電阻。

圖1：高阻抗無(wú)源探頭和單端有源探頭的簡(jiǎn)化原理圖，放大器對(duì)連接電纜和示波器輸入進(jìn)行緩沖，同時(shí)提供低輸入電容。

低輸入電容擴(kuò)大了有源探頭的有用頻率范圍。在圖2中可以看到這一點(diǎn)，該圖將10:1高阻抗無(wú)源探頭的輸入阻抗與ZS1000的輸入阻抗進(jìn)行了比較。

圖2：高阻抗無(wú)源探頭和ZS1000單端有源探頭的頻率輸入阻抗函數(shù)曲線。

相比無(wú)源探頭的10 MΩ 輸入阻抗和9.·5 pF輸入電容，ZS1000的輸入阻抗為1 MΩ，輸入電容為0.9 pF。在高于20 kHz的頻率下，ZS1000的輸入阻抗高得多，因而信號(hào)負(fù)載較小。在500 MHz的頻率下，ZS1000的輸入阻抗為354Ω，而無(wú)源探頭的輸入阻抗則為34Ω。

也許最好的比較方式是查看不同探頭對(duì)快速邊沿的響應(yīng)差異（圖3）。

圖3：使用50Ω 直接連接、無(wú)源探頭、ZS系列有源探頭時(shí)，示波器對(duì)快速邊沿的響應(yīng)。

50Ω 直接連接的響應(yīng)被用作參考波形。有源探頭響應(yīng)與參考波形幾乎無(wú)法區(qū)分。由于輸入電容較高，無(wú)源探頭響應(yīng)有圓角。注意測(cè)量的上升時(shí)間。參考波形的上升時(shí)間（參數(shù)讀數(shù)P1）為456皮秒(ps)，有源探頭(P2)的上升時(shí)間則為492皮秒。無(wú)源探頭的上升時(shí)間(P3)為1.8納秒(ns)。

在帶寬相同的情況下，有源探頭的性能通常優(yōu)于無(wú)源探頭。但還必須記住，有源探頭需要電源。由于這個(gè)原因，有源探頭幾乎針對(duì)不同制造商的示波器均提供了專用連接器。對(duì)于ZS1000有源探頭，它配備了Teledyne LeCroy ProBus接口，用于從示波器為探頭供電。該接口讓探頭與示波器連為一體，因而示波器的前面板可以感應(yīng)和完全控制探頭。

與無(wú)源探頭相比，有源探頭的輸入電壓范圍也比較小。對(duì)這一點(diǎn)需要特別注意，以防止損壞探頭。ZS1000探頭的輸入電壓范圍為 ±8伏特，最大無(wú)損電壓為20伏特。此電壓范圍大于當(dāng)前使用的任何邏輯電平的電壓需求，因而這些探頭非常適用于高速邏輯測(cè)量。

探頭配件

ZS1000探頭附帶了多種配件（圖4）。請(qǐng)注意，大多數(shù)探頭尖端和接地引線非常小。物理尺寸較小意味著電容和電感較低，這意味著受測(cè)試電路的負(fù)載較小。較長(zhǎng)的接地引線和微型夾適用于低頻應(yīng)用，它們?cè)黾拥碾娍共⒉粫?huì)影響測(cè)量。

圖4：ZS1000 1 GHz有源探頭附帶了大量配件，包括適用于低頻信號(hào)的長(zhǎng)接地引線，還有各種尖端，它們讓用戶能夠更容易對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行操作。（圖片來(lái)源：Teledyne LeCroy）

標(biāo)準(zhǔn)探頭尖端是針對(duì)常規(guī)探測(cè)而設(shè)計(jì)的。彈針式尖端和接地引線提供了垂直順性，確保了有效接觸，而不產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)臋C(jī)械壓力。除了在最尖端處之處，IC尖端是絕緣的，旨在防止相鄰的IC引腳意外短路。彎曲尖端非常適合在相鄰元器件下方進(jìn)行探測(cè)，適用于探頭必須與板保持平行的應(yīng)用。方針適配器傳送信號(hào)和接地引線，采用標(biāo)準(zhǔn)的2.54 mm引腳間距。

接地引線包括窄型和寬型接地片。接地片具有低電感接地連接的優(yōu)點(diǎn)。它們通常與銅墊配合使用。銅墊背側(cè)具有粘性，粘貼到IC上。然后，它可以直接焊接到IC接地引線，提供接地電感很低的連接。偏移接地的目的是連接到探頭接地插座并環(huán)繞探頭。這使探頭尖端和接地都能保持小間距，同時(shí)讓接地引線非常短。

差分探頭

差分探頭可測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入端之間的電壓差。單端探頭可測(cè)量單個(gè)點(diǎn)和地面之間的電壓，而差分探頭無(wú)需接地即可測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入端之間的電壓。當(dāng)需要在不以地面為基準(zhǔn)的開關(guān)模式電源中的線路端電路上進(jìn)行測(cè)量時(shí)，這是非常有用的。

由于差分探頭測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入端之間的差值，因此兩個(gè)輸入端共同的信號(hào)，稱為共模信號(hào)，將被抵消或幅度顯著減小。這意味著兩個(gè)輸入端共同的偏置電平、噪聲、串?dāng)_可能被抵消，至少幅度會(huì)顯著減小。