针对特定量测应用选择合适的探棒，是示波器执行可靠量测的第一步。市面上的示波器探棒种类包罗万象，可大致分为被动式与主动式探棒这两大类，两者的主要差异在于，主动式探棒需要外接探棒电源，以驱动探棒中的电晶体和放大器等主动元件，而被动式探棒则不需要。此外，主动式探棒可提供较大的频宽。这两类探棒又可进一步细分为更多不同类型的探棒，每一种探棒都有其最适用的应用领域。

被动式探棒

被动式电压探棒是目前最常见的示波器探棒，其种类可大致分为高阻抗输入被动式探棒，以及低阻抗、电阻分压器被动式探棒。

具有 10:1 分压比的高阻抗输入被动式探棒大概是工程师最常用的探棒；大多数中低阶示波器现在都随附这类探棒。

《图一 被动式探棒是目前最常见的示波器探棒》

探棒探头的阻值通常为 9 MΩ，当它连接到示波器的 1-MΩ 输入时，会在示波器输入端产生 10:1 的分压比（或衰减比）。从探棒探头量测所得的净输入阻值为 10 MΩ，而示波器输入端的电压位准则为探棒探头电压位准的十分之一，其公式如下所示：

Vscope = Vprobe * (1 MΩ/ (9 MΩ + 1 MΩ))

相较于主动式探棒，被动式探棒更坚固耐用、价格低廉，而且提供宽广的动态范围（如使用典型的10:1 探棒，则动态范围大于300 V），以及可匹配示波器输入阻抗的高输入阻值。不过，比起主动式探棒或低阻抗（z0）电阻分压器被动式探棒，被动式探棒的电容性负载较高，而且频宽较小。

《图二 高阻抗被动式探棒坚固耐用、价位低廉，是一般探测与故障排除应用的理想解决方案。》

接下来将讨论低阻抗电阻分压器探棒。这类探棒具有 450 Ω 或 950 Ω 的输入电阻，可产生 10:1 或 20:1 的衰减比，以匹配示波器的 50 Ω输入。其输入电阻器连接 50 Ω 的缆线并以示波器的 50 Ω 输入终端。请切记，示波器必须要有 50 Ω 的输入才可使用这类探棒。低阻抗电阻分压器探棒的好处包括：低电容性负载及超高的频宽（频率范围高达几GHz），有助于执行高准确度的时序量测。此外，如应用于相近的频宽范围，其售价比主动式探棒便宜很多。这类探棒非常适合用于 ECL 电路探量、微波应用，或察看 50 Ω 传输线。不过它有一个主要的缺点，就是其电阻性负载较重，这会影响量测到的信号振幅。

《图三 低阻抗电阻分压器探棒具备低电容性负载及较大的带宽等特色。》

主动式探棒

假如您的示波器频宽大于 500 MHz，您或许（或应该）会使用主动式探棒。且不论其高价位，如果高频宽是您的首要考量，那么主动式探棒是最佳选择。主动式探棒通常比被动式探棒贵，而且输入电压有所限制，但因为可提供极低的电容性负载，在量测高速信号时，可让您详细洞察更多信号细节。

按照定义来说，主动式探棒需要有探棒电源。许多新型的主动式探棒均透过智慧型探棒介面来提供电源，并且在相容型探棒和示波器之间提供通讯连结。一般而言，智慧型探棒介面可自动辨识连上示波器之探棒的类型，并据此设定适当的输入阻抗、衰减比、探棒电源和偏移幅度（offset range）。

《图四 许多新型的主动式探棒均透过智能型探棒接口来提供电源，并且在兼容型探棒和示波器之间提供通信链接。 》

频宽考量

频宽较高是主动式探棒明显优于被动式探棒的特性。探棒使用者经常忽略的一件事，就是探棒连接到探测目标的效应，亦即「连接频宽」。有些主动式探棒或许具备令人印象深刻的频宽规格，这些标称的规格效能可能是在理想的探测条件下测得的。然而，在实际执行探量时，我们经常要在探棒探头上加装各式探测配件，因此主动式探棒的真实效能，​​可能会比标称规格低很多。此外，主动式探量系统的真实效能，​​主要取决于「连接」系统。在高频应用中，图5标示VAtn之处左边的寄生元件，是真正主宰主动式探测系统效能的决定性因素。

《图五 在高频应用中，在标示VAtn之处左边的寄生组件，是真正主宰主动式探测系统效能的决定因素。》

举例来说，Agilent N2796A 2-GHz单端型主动式探棒的最佳配置是搭配使用探棒探头及两公分长的平行接地（offset ground），以便为您提供2 GHz 的探棒频宽。如果拿掉探头和接地，改用10公分的双导线转接器的话，则探棒频宽会下降至 1 GHz。假设再加装钩夹于双导线转接器上，则探棒频宽还会进一步下降至 500 MHz。因此，欲获得更出色的探棒效能，则输入的导线应越短越好。

《图六 藉由使用导线长度较短的探棒，您可获得更大的带宽。》

探棒负载效应

现在让我们来谈谈探棒的输入阻抗与输入负载。很多人以为探棒的输入阻抗是固定值。您或许听过探棒有kΩ、MΩ、甚或 10 MΩ 等不同输入阻抗，但随着频率变化，这些阻值也会跟着改变。当频率升高，输入阻抗会随之降低。

在直流和低频的频率范围中，探棒的输入阻抗一开始是额定的输入阻值，以10:1 被动式探棒来说是10 MΩ，但是当频率开始上升，探棒的输入电容就开始变为短路，并且探棒阻抗开始往下掉。输入电容值越高，则阻抗掉得越快。

《图七 在 10kHz 或更高的交越频率处，主动式探棒可提供比被动式探棒更高的输入阻抗。》

图7 为 500-MHz 被动式探棒和 2-GHz 主动式探棒的比较图。您可以看到在 10kHz 或更高的交越频率处，主动式探棒可提供比被动式探棒更高的输入阻抗。输入阻抗越高，代表目标信号的负载越低，而负载越低，意谓着信号所受到影响或干扰就越少。

请看图中的 70 MHz 频宽处，被动式探棒的输入阻抗约下降至150 Ω，而主动式探棒的输入阻抗约为 2.5 kΩ，两者的差异相当明显。举例来说，假如您的探量系统的信号源阻抗约为 50 或 100 欧姆，因探棒负载的关系，被动式探棒会对信号产生更大的影响。

在此频率范围中，接上这类被动式探棒，就像是在电路上加装了一个 150 Ω 的电阻。如果不会妨碍到您的量测，那么使用这类被动式探棒也无妨。但假如您不能容许出现更高的电阻，则这种探棒就会是个问题。因此，执行高频应用时，最好还是选用具更高阻抗的探棒，例如主动式探棒。

结语

很多客户在选择示波器时，都是先考量频宽、取样率和总通道数等需求，接着才会想到该如何将信号送入示波器。正因如此，他们在为示波器挑选合适的量测工具时，也是最后才考虑到探棒。然而，针对您的应用选择合适的探棒以及适当的探棒使用方式，是示波器执行可靠量测的第一步。

执行一般的探量与故障排除应用时，被动式探棒是比较保险的选择，但如果是执行高频应用中，那么主动式探棒可以在量测高速信号时，让您获得更精确​​的洞察力。尽管市面上很多主动式探棒都具有相当出色的频宽规格，请记住主动式探棒的真实效能，​​主要取决于探棒与探测目标之间的连接方式。如欲进行准确的量测，请牢记一个简单的经验法则，那就是探棒的输入导线越短越好。

"