要讨论探头，我们还是得从根本出发，即探头的定义。探头定义为：用以从待测电路获取最小的能量，并以最大的信号保真度传送到测量仪器的设备。当连接仪器进行测量时，要考虑阻抗对测量准确性的影响，为了保证仪器之间能够传送最大的功率，阻抗应该匹配。

实际上，每个探头都有其输入阻抗，输入阻抗包含了电阻、电容和电感分量。由于探头引入的额外负载，所以连入探头后就会影响被测电路，当我们分析测量结果时必须考虑探头的特性及测试电路的阻抗。

Pico示波器配套探头中（M1007、TA132、TA131、TA160）有两个测量档：衰减1:1和10:1。探头的等效电路如下：

衰减比为1:1的探头：

这种探头在测试点处将其自身的电容（包括电缆的电容）与示波器的输入阻抗连在了一起，所以这种探头具有容性负载效应。尤其是当信号频率很高或者含有不少高频成分时，探头的容性负载效应就非常显著，容性负载对被测信号有滤波的作用，影响被测信号的上升下降时间，影响传输延迟，影响传输互连通道的带宽。

衰减比为10:1的探头：

注：示波器的标准输入阻抗为1MΩ，在探头中串联9MΩ的电阻，使得在低频时探头尖端的输入阻抗为10 MΩ。

由上面两个图我们可以观察到探头等效电路上的不同，我们在探头中增加一个和示波器输入阻抗相串联的阻抗，用这种方法就可以减小探头的负载效应（容性负载），这也意味着我们引入了一个分压器。通过调节补偿电容C补偿使得探头和示波器相匹配。

接下来就讨论这种由于探头电路结构参数（输入电阻、输入电容）不同进而影响上升时间和带宽。

上升时间通常定义为信号幅值从最大稳态值的10%变化到90%对应的时间，而带宽描述的频率范围则覆盖了一个信号所含能量的大部分，通常示波器或者探头的带宽参数，是这样定义的，为信号的频率响应衰减3dB以内所对应的频率范围。

图1.上升时间的定义

图2.带宽的定义

其实上升时间和带宽分别对应脉冲输入下系统在时域和频域的响应。两者的关系用下列方程去描述：,或

最频繁的问题是：准确地说，方程式中的时域（上升时间Tr）和频域（带宽B）部分是什么？或者，就方程而论，常数0.35的根据是什么？或精确地分析，这个表达式是如何推导出来的？

为了推导这个关系式，我们使用一个简单的一阶系统，它可以是一个低通的、高通的，或者带通的滤波器。其拓扑不需要任何特别的结构，它可以是并联的或串联的，其网络结构可以是任何形式的，如R-C，R-L，或R-L-C形式。为分析方便考虑一个简单的R-C电路原理图，如下图3、4所示，并在时间和频率两个不同的域中考虑。

时域分析：

电压输出方程： ……

，  

将上述两式带入①中得到一阶微分方程，再解这个方程得到：

  ……‚

假定输入电压具有单位阶跃函数形式，我们可以容易地通过对t求解来确定响应的速度。

  ……ƒ

则信号幅值从最大稳态值的10%变化到90%对应的时间为：

频域分析：

应用电压分压方法，方程变为：

再考虑输出功率：

然后，我们来考虑“半功率”频率，它通常指(-3分贝)带宽处的频率。正如这个术语的含义所指，输入信号的一半功率被滤波器的无功电抗元件所吸收，另一半则传递到输出。

，其中

联立以上几式求解得，又知道，

所以,f即是带宽的-3分贝处剪切频率或称B (Hz)

将代入得

也可将上述关系写成如下形式：

和，由此可见带宽由探头本身的特性参数（R、C）决定，带宽与上升时间的乘积为一个常数0.35。

下面是列举了我们无源示波器探头现有带宽从60MHz至1.5GHz的特性列表：

可见不同衰减比对应不同的输入电阻和电容。

     1X 无源探头的电阻一般低于10X 无源探头，其电容一般高于 10X 无源探头。结果，1X 探头更容易导致负载效应，在可能的地方，在通用探测中应使用 10X 探头。

    信号源阻抗的值可能会明显影响探头负载效应。例如，在信号源阻抗低时，利用典型高阻抗 10X 探头进行探测时，几乎没有负载效应。这是因为与低阻抗并联增加的高阻抗不会明显改变总阻抗。随着信号频率或转换速率提高，阻抗的电容成分变成主要因素。结果，电容负载成为主要问题。特别是电容负载除影响上升时间外，电容负载还影响着波形中高频成分的幅度和相位。对此要记住，所有波形都可以用傅里叶级数分析，都是由不同频率的正弦曲线成分构成的。如50MHz 方形波拥有超过100MHz 的有效谐波成分。所以不仅要考虑波形基频上的负载效应，而且要考虑超过基频几倍的频率上的负载效应。

记住对任何给定应用， 实际上并没有“合适的” 探头选型，而只有“合适的”示波器 / 探头组合选项，它们首先取决于界定的信号测量要求，包括：

1、信号类型(电压, 电流, 光接口等等)
2、信号频率成分(带宽问题)
3、信号上升时间
4、信号源阻抗(电阻和电容)
5、信号幅度 (最大值, 最小值)
6、测试点形状(带引线的器件, 表面封装等)