示波器探頭基本知識
使用什麼樣的示波器和探頭，主要取決於被測信號的一個特點：是不是快速變化信號。變化更快速的信號就要選擇相對更高帶寬和更小電容的探頭。
目前，市場上常見的探頭分為無源和有源探頭兩大類。有源探頭的價格遠大於無源探頭，但有源探頭相對無源探頭可以實現更高的帶寬。
那多快變化的信號才需要用到有源探頭了呢，測10M時鐘信號要用有源探頭嗎？為什麼示波器輸入電阻有時候設置1MΩ，有時設置50Ω？看完下面的探頭基本知識，你就能有一個大概的判斷了。
無源探頭
無源探頭與示波器1MΩ組成一個電阻分壓，將輸入信號衰減為被測信號的1/10。高阻抗輸入就是無源探頭無法將帶寬做高的主要原因。
最常見的就是上面這種結構的無源探頭，還有一種下面結構的無源探頭，使用時候示波器輸入電阻選50Ω檔位。該種探頭雖然可以將帶寬做高，但無疑會給被測電路帶來較高的負載影響。
無源探頭有4個比較重要的參數：帶寬、輸入電容、衰減比、最大輸入電壓。以Tek的P6111B為例：
Bandwidth
200 MHz
Input Capacitance
14.1 pF
Attenuation (system)
10X_1.3% at DC
Maximum Working Input Voltage
300 V, CAT II
當然也有更小輸入電容的無源探頭，常見的有8pF的。也有輸入電容更大的無源探頭，本人使用過一個95pF的。相比較其他幾個參數，輸入電容這個是在使用無源探頭時需要重點關注的。
有源探頭
有些有源探頭需要外部電源單獨供電，有些可以通過示波器探頭介面取電。由於探頭內部有運放做了一級阻抗變換，示波器默認採用50Ω阻抗即可。
有源探頭有5個比較重要的參數：帶寬、輸入電阻、輸入電容、偏置範圍、線性動態範圍。以Tek的P7240為例：
Bandwidth
4 GHz
Input Resistance
20 kΩ at DC
Input Capacitance
0.85 pF @100 MHz
Offset Range
-5.0 V to +5.0 V
Linear Input Dynamic Range
-2.0 V to +2.0 V (Equivalent to --0.4 V to +0.4 V at the output of the probe.)
下面是探頭在最小地針情形下測試的數據圖，延長地針（地線）會減小該探頭的帶寬，因為會引入額外的寄生電感和寄生電容。粗略估計，2cm長的地線就可以使測試帶寬降為2GHz。所以為了保證更高的測試帶寬，建議用最小地針測試。
雖然輸入電阻為20kΩ，但在高頻下寄生電容等參數會極大地降低探頭的輸入阻抗。
為保證對信號的測量在最大線性動態範圍內，在使用前需要根據測量信號的直流偏置在示波器上對探頭進行直流偏置設置，直流偏置設置大小要滿足探頭給出的直流偏置範圍內。
現在是不是對示波器探頭有一個全新的認識了（其實進步就是認識的刷新）。接下來回答最初提出的問題：
測10M時鐘信號要用有源探頭嗎？
沒有太多必要，如果錢多另外考慮。無源探頭的帶寬一般都在100MHz以上。100MHz帶寬的探頭完全cover的住10MHz的信號。反倒是信號的反射是有時不可避免要考慮的問題，必要是需要用同軸電纜直接接示波器測試。
為什麼示波器輸入電阻有時候設置1MΩ，有時設置50Ω？
示波器的這兩檔完全是為兩種不同結構的無源探頭設計的。高速示波器接有源探頭後往往直接默認配置為50Ω，不需要手動配置。
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