无源探头为何适合带宽在50MHz以下测量应用
为什么使用有源探头？
无源探头非常适合带宽在50MHz以下的测量应用。这是因为无源探头的输入电容在9或10皮法(pF)范围内。这样可以加载受测试器件。这些负载效应随着频率提高而增加。为了避免这种负载效应，有源探头在无源探头的补偿衰减器和示波器输入之间插入了一个放大器（图1）。
该放大器对连接电缆进行缓冲，让电缆能够端接到标称值为50Ω的特征阻抗。这样可将探头与电缆的容性负载和示波器的输入电路隔离开。该放大器旨在最大程度减小输入电容，标称值为4pF。而补偿衰减器进一步减小了此电容。为实现10:1衰减，预期的输入电容约为0.4pF。但是，输入保护电路和探头尖端五金额外增加了电容。
TeledyneLeCroyZS10001GHz单端有源探头是典型的有源探头，具有0.9pF的输入电容和1MΩ的输入电阻。
高阻抗无源探头的简化原理图
图1：高阻抗无源探头和单端有源探头的简化原理图，放大器对连接电缆和示波器输入进行缓冲，同时提供低输入电容。（图片来源：Digi-KeyElectronics）
低输入电容扩大了有源探头的有用频率范围。在图2中可以看到这一点，该图将10:1高阻抗无源探头的输入阻抗与ZS1000的输入阻抗进行了比较。
以频率为自变量的输入阻抗函数曲线
图2：高阻抗无源探头和ZS1000单端有源探头的频率输入阻抗函数曲线。（图片来源：Digi-KeyElectronics）
相比无源探头的10MΩ输入阻抗和9.·5pF输入电容，ZS1000的输入阻抗为1MΩ，输入电容为0.9pF。在高于20kHz的频率下，ZS1000的输入阻抗高得多，因而信号负载较小。在500MHz的频率下，ZS1000的输入阻抗为354Ω，而无源探头的输入阻抗则为34Ω。
也许最好的比较方式是查看不同探头对快速边沿的响应差异（图3）。
TeledyneLeCroy示波器对快速边沿的响应曲线图（单击查看全尺寸图片）
图3：使用50Ω直接连接、无源探头、ZS系列有源探头时，示波器对快速边沿的响应。（图片来源：TeledyneLeCroy）
50Ω直接连接的响应被用作参考波形。有源探头响应与参考波形几乎无法区分。由于输入电容较高，无源探头响应有圆角。注意测量的上升时间。参考波形的上升时间（参数读数P1）为456皮秒(ps)，有源探头(P2)的上升时间则为492皮秒。无源探头的上升时间(P3)为1.8纳秒(ns)。
在带宽相同的情况下，有源探头的性能通常优于无源探头。但还必须记住，有源探头需要电源。由于这个原因，有源探头几乎针对不同制造商的示波器均提供了专用连接器。对于ZS1000有源探头，它配备了TeledyneLeCroyProBus接口，用于从示波器为探头供电。该接口让探头与示波器连为一体，因而示波器的前面板可以感应和完全控制探头。 
与无源探头相比，有源探头的输入电压范围也比较小。对这一点需要特别注意，以防止损坏探头。ZS1000探头的输入电压范围为±8伏特，最大无损电压为20伏特。此电压范围大于当前使用的任何逻辑电平的电压需求，因而这些探头非常适用于高速逻辑测量。