无源探头是将示波器连接到测试装置或电路的好方法。它们具有成本低、可靠性高的优点，在正确使用时提供合理的信号完整性。本文将从工作原理入手，通过基本调整和使用，探讨无源探头。为了了解这些设备最有效的应用，我们将讨论影响正确测量的无源探头特性。通常提供50个示波器Ω或1 MΩ输入端接。50Ω端接通常与匹配的同轴电缆连接到50Ω电流源的电路元件。这样，不仅可以实现高质量的互连，可以产生最小的信号失真。使用1 MΩ当输入端连接电路时，源阻抗较高。这种连接可以通过直接使用电缆或X1探头，或者使用高阻抗探头。
1MΩ输入端还包括从15到25 pF分路电容。使用直接连接时，不匹配的电缆会增加额外的电容，每英尺电缆长度会增加10到30微法拉(pF)。在3英尺长电缆的典型情况下，电缆探头端的负载为1 MΩ，并联电容约为90 pF（图1a）。电容负载可以忽略低频测量。例如，在1 kHz的频率下，容抗约为1.8 MΩ。但对于频率较高的信号，效果会很差。在100 MHz在频率下，容抗降低到18左右Ω，这将大大降低信号。如高阻抗探头(图1)b）可减少示波器和连接电缆输入电容的影响。该探头基本上是补偿衰减器。输入电阻被称为9 MΩ，使用10:1衰减器形成示波器 MΩ输入端接。电容器Cin和Ccomp用于补偿衰减器，形成全网。当Cin和Rin的RC乘积等于Ro的RC乘积以及Cin和Ccomp当电缆电容总和时，补偿是理想的。Ccomp用于调整补偿。输入端的电容取决于Cin，约为电路中其他电容器总和的十分之一。本例10左右 pF。高阻抗无源探头Chrent几乎所有的主要示波器供应商都包括一系列高阻抗探头。Teledyne LeCroy的HDO4104A四通道、1GHz四个示波器PP018-1探头。它们是10:1高阻抗无源探头，带宽500MHz，输入电容为10pF。这些探头至少可以处理350Vrms输入电压。
大多数无源探头在没有用户输入的情况下，使用衰减检测引脚，通知示波器自动缩放波形。低频补偿高阻抗探头Chrent通过低频补偿过程，高阻抗探头与连接到的通道相匹配。在此过程中，所有示波器都提供低频方波，一般频率为1 kHz，通常称为CAL输出。要使用此功能，请先将探头连接到所需通道，然后将探头尖端连接到CAL输出端。触发示波器，查看屏幕上选定的通道轨迹。在探头连接器，在探头连接器箱中更改补偿调整，以获取方波轨迹上的方角，如中间轨迹所示。
每当探头连接到不同通道时，就应该进行补偿，特别是在任何关键测量之前。许多高阻抗探头也提供高频补偿调节。这种调整通常不需要执行。智能探测Chrent要正确应用高阻抗探头，必须注意其基本原理，避免测量波形失真。例如，探头的输入电容会对测量产生什么影响？为了找到问题的答案，请计算信号最高频率分量中探头的容抗(1/2πfCin)。测试电路是否支持负载？如有支持，请继续测试。如果不支持，请找到不同的探测解决方案，如有源探头。高阻抗探头的使用应限于25 MHz以下频率信号。探头手册通常提供探头输入阻抗和频率的曲线图，以帮助评估探头在任何特定频率下的适用性。特别是在高频率下，探头配件也可能导致问题。接地引线电感是一种情况。图2显示的接地引线长度约为4.3英寸(11 cm)。它有很大的电感。当探头连接时，电感两端的任何电压都会与信号串行。尽可能短的接地路径长度是可取的。为此，探头附带提供了多种配件。包括探头尖端接地和BNC适配器，可用于此目的。图4比较了使用不同接地配件测量阶跃信号的结果，上升时间为3纳秒(ns)。图4中的黄色轨迹是发生器的信号，使用50Ω输入端接进行测量得到，将作为信号质量的基准。11.红色轨迹 cm接地引线的结果。引线电感两端形成的信号的高频分量导致可观察到的波形过冲。探头尖端接地和BNC由于接地路径长度较短，且各自串联电感也较低，适配器的响应大致相同，但过冲要小得多。正如上文所述，只有在信号具有很大的高频分量时，才会出现这种效果。如果使用正弦波进行相同的测量，差异可能根本不明显。使用探头时请记住这些效果。探头配件及其用途Chrent表1列出了PP018-1-ND探头附带提供的附件及其用途。
为示波器选择替代探头Chrent有时，测量应用程序可能需要不同的示波器探头。例如，电源测试不仅需要直接连接来测量纹波，还需要x测量电压轨的高阻抗探头。在两个探头之间切换需要很多时间，但是多个探头x1/x可切换探头。这意味着用户不需要更换探头，但如何确定适当的替代探头？第一步是确定测量所需的带宽。在本例中，100 MHz以下探头带宽可满足要求。确定探头的最大额定电压，以确保其满足测量要求。最后，在探头中确认示波器的输入电容x10规范补偿范围内。SP300B x1/x10可切换探头非常适合15 pF输入电容的HDO 4104A带宽为300 MHz，最大输入为300伏特，赔偿范围为10-35 pF。结论是，要正确应用高阻抗无源探头，我们需要掌握测试问题和技术的基本知识，并有一些经验。这种探头是将示波器连接到测试电路的通用工具。请记住，它们并不是探索问题的唯一解决方案，而是提供了经济高效的起点。