一、探头概述
对示波器来说，其输入接口一般是BNC或者SMA、3.5mm、2.92mm、1.85mm等同轴接口，如果被测件的输出使用类似的同轴接口，可以通过电缆直接连接示波器，而如果要测试PCB板上的信号，或者被测信号没有使用同样的同轴连接器，就需要用到相应的示波器探头。
使用示波器的都接触过探头，通常所说的示波器是用来测电压信号的（也有测光或者电流的，都是先通过相应的传感器转成电压测量）。
大部分人都比较关注示波器本身的使用，但是却忽略了探头的选择，实际上探头是介于被测信号和示波器之间的中间环节，如果信号在探头处已经失真，那么示波器做的再好也没用。比如通常一个500MHZ的无源探头本身的上升时间大约700ps，通过这个探头来测试一个530ps上升时间的信号，即使不考虑示波器带宽的影响，经过探头后信号的上升时间已经变成了860ps，因此探头对测量的影响是不能忽略不计的。
BNC接口
有的示波器会支持50ohm或者1Mohm输入阻抗切换，但是对于大多数的测量，1Mohm是最常见的，50ohm的输入阻抗往往被用来测量高速信号，比如微波、时钟。示波器的输入电容也受到带宽和其它设计因素的影响，通常，1Mohm阻抗的示波器常见的输入电容时14pf（一般在5pf到100pf之间），为了让探头匹配示波器的输入电容，在选择探头之前要了解探头的电容范围，然后通过校准棒来调节探头的电容。
二、探头分类
1、无源探头
无源探头是最常见的探头，一般购买示波器的时候厂家就会标配几个。常见的无源探头由探头头部、探头电缆、补偿设备或其他信号调节网络和探头连接头组成。在这些类型的探针中没有使用有源元件，如晶体管或放大器，所以不需要为探头供电。总的来说，无源探头更常见，更容易使用，也更便宜。常见的无源探头可调衰减比例有：
1×: 没有衰减
10×: 10倍衰减
100×: 100倍衰减
1000×: 1000倍衰减
无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数。在这些无源探头中，10×无源电压探头是最常用的探头。对信号幅度是1V峰峰值或更低的应用，1×探头可能比较适合，甚至是必不可少的。在低幅度和中等幅度信号混合（几十毫伏到几十伏）的应用中，可切换1×/10×探头要方便得多。但是，可切换1×/10×探头在本质上是一个探头中的两个不同探头，不仅其衰减系数不同，而且其带宽、上升时间和阻抗（R和C）特点也不同。因此，这些探头不能与示波器的输入完全匹配，不能提供标准10×探头实现的最优性能。
探头衰减是通过内部电阻器来扩大示波器的电压测量范围的，该内部电阻器与示波器的输入电阻一起使用时，会创建一个分压器。例如，一个典型的10x探头装有一个内部9MΩ电阻器，当与1MΩ输入阻抗的示波器连接使用时，会在示波器的输入通道上产生10：1的衰减比。这意味着示波器上显示的信号将是实际测量信号幅度的1/10，所以我们往往还需要去示波器的通道设置里将衰减比也调成10X。
此衰减功能使得我们可以测量超出示波器电压限制范围的信号。而且衰减电路会导致较高的阻抗和较低的电容，这通常有利于高频测量。
2、有源探头
由于有源探头里包含了类似晶体管和放大器的有源部件，需要供电支持，因此称作有源探头。最常见的情况下，有源设备是一种场效应晶体管（PET），它提供了非常低的输入电容，低电容会在更宽的频段上导致高输入阻抗。有源FET探头的规定带宽一般在500MHz ～4GHz之间。除带宽更高外，有源FET探头的高输入阻抗允许在阻抗未知的测试点上进行测量，而产生负荷效应的风险要低得多。另外，由于低电容降低了地线影响，可以使用更长的地线。有源FET探头没有无源探头的电压范围。有源探头的线性动态范围一般在±0.6V到±10V之间。
3、差分探头
差分探头测量的是差分信号。差分信号是互相参考，而不是参考接地的信号。差分探头可测量浮置器件的信号，实质上它是两个对称的电压探头组成，分别对地段有良好绝缘和较高阻抗。差分探头可以在更宽的频率范围内提供很高的共模抑制比（CMRR）。差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：
（1）抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被最大程度抵消。
（2）能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
（3）时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS就是指这种小振幅差分信号技术。
差分放大原理是指一对信号同时输入到放大电路中，然后相减，得到原始信号。差分放大器是由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。
3、电流探头
也许你会想，用电压探头测得电压值，除以被测阻抗值，很容易就可以获得电流值，为啥要专门搞个电流探头来测？因为实际上，这种测量引入的误差非常之大，我们一般不采用电压换算电流的方法。电流探头可以精确测得电流波形，方法是采用电流互感器输入，信号电流磁通经互感变压器变换成电压，再由探头内的放大器放大后送到示波器。电流探头基本上又分成两类， 交流电流探头和交直流电流探头，交流电流探头通常是无源探头，无需外接供电，而交直流电流探头通常是有源探头。传统电流探头只能测量交流交流信号，因为稳定的直流电流不能在互感器中感应电流。交流电流在互感器中，随着电流方向的变化，产生电场的变化，并感应出电压。然而，利用霍尔效应，电流偏流的半导体设备将产生与直流电场对应的电压。所以，直流电流探头是一种有源设备，需要外接供电。
