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《示波器探頭基礎(chǔ)入門知識》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、#*作者：聶文偉Oscilloscope.China@rohde-schwarz.com，“ScopeArt先生”團隊成員示波器探頭是示波器使用過程中不可或缺的一部分，它主要是作為承載信號傳輸?shù)逆溌?，將待測信號完整可靠的傳輸至示波器，以進一步進行測量分析。很多工程師很看重示波器的選擇，卻容易忽略對示波器探頭的甄別。試想如果信號經(jīng)過前端探頭就已經(jīng)失真，那再完美的示波器所測得的數(shù)據(jù)也會有誤。所以正確了解探頭性能，有效規(guī)避探頭使用誤區(qū)對我們?nèi)粘Ｊ褂檬静ㄆ鱽碚f至關(guān)重要！在絕大多數(shù)示波器測量環(huán)境下，我們都需要使用
2、探頭。示波器探頭有很多種，內(nèi)部原理構(gòu)造迥異，使用方法也各不相同。本文主要給大家介紹示波器探頭的種類及工作原理，探頭使用過程注意事項以及如何選擇示波器探頭。1示波器探頭種類及工作原理對于DC直流或一般低頻信號而言，示波器探頭只是一個由特定阻抗R所形成的一段傳輸線纜。而隨著待測信號頻率的增加和不規(guī)則性，示波器探頭在測量過程中會引入寄生電容C以及電感L，寄生電容會衰減信號的高頻成分，使信號的上升沿變緩。寄生電感則會與寄生電容一起構(gòu)成諧振回路，使信號產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。所有這些都會對我們測量信號的準確性帶來挑戰(zhàn)。圖1
3、探頭電氣特性示意圖示波器探頭按供電方式分可分為無源探頭和有源探頭。無源探頭又分為無源低壓、無源高壓及低阻傳輸線探頭等，有源探頭又分為有源單端、有源差分、高壓差分探頭等。此外，在一些特殊應(yīng)用下，還會使用到電流探頭（AC、DC）、近場探頭、邏輯探頭以及各類傳感器（光、溫度、振動）探頭等。無源探頭是最常用的一類電壓探頭，也是我們在購買示波器時標配贈送的探頭。如圖2所示。#*?圖2無源探頭示意圖無源探頭一般使用通用型BNC接口與示波器相連，所以大多數(shù)廠家的無源探頭可以在不同品牌的示波器上通用（某些廠家特殊接口標
4、準的探頭除外），但由于示波器一般無法自動識別其他品牌的探頭類型，所以此時需要手動在示波器上設(shè)置探頭衰減比，以保證示波器在測量時正確補償探頭帶來的信號衰減。圖3所示為日常最為常見的一類無源探頭原理示意圖，它由輸入阻抗Rprobe、寄生電容Cprobe、傳輸導(dǎo)線（一般1至1.5米左右）、可調(diào)補償電容Ccomp組成。此類無源探頭一般輸入阻抗為10M?，衰減比因子為10：1。?圖3無源探頭原理圖在使用此類探頭時，示波器的輸入阻抗會自動設(shè)置為高阻1M?。此時示波器BNC通道輸入點的電壓Vscope與探頭前端所探測
5、的電壓值Vprobe的關(guān)系滿足以下對應(yīng)關(guān)系：Vprobe/Vscope=(9M?+1M?)/1M?=10:1由關(guān)系式可知，示波器得到的電壓是探頭探測到電壓的十分之一，這也是無源探頭10：1衰減因子的由來。無源探頭具備高阻抗10M?，因此它對待測電路的負載效應(yīng)（將在第二部分詳述）很小，能覆蓋一般低頻頻段（500MHz以內(nèi)），耐壓能力強（300V-400Vrms），價格便宜，通用性好，所以得到廣泛使用。#*當無源探頭的衰減因子為100：1、1000：1甚至更高時，此類探頭一般歸類為無源高壓探頭。由于其衰減比
6、很大，因此能測量高壓、超高壓電信號。?圖4R&SRT-ZH10高壓探頭?還有一類無源探頭，其衰減比為1：1，信號未經(jīng)衰減直接經(jīng)過探頭傳輸至示波器，其耐壓能力不及其它無源探頭，但它具備測試小信號的優(yōu)勢。由于不像10：1衰減比探頭那樣信號需要示波器再放大10倍顯示，所以示波器內(nèi)部噪聲未放大，測量噪聲更小，此類更適用于測試小信號或電源紋波噪聲。圖5R&SHZ-1541:1/10:1可調(diào)衰減比無源探頭無源傳輸線探頭是另一類特殊的無源探頭，其特點是輸入阻抗相對較低，一般為幾百歐姆，支持帶寬更高，可達數(shù)GHz以上。
7、圖6為輸入阻抗為500?的10：1無源傳輸線探頭原理圖：#*圖6傳輸線探頭原理圖傳輸線探頭具備低寄生電容，低輸入阻抗的特性，一般用來測量高頻信號。在使用傳輸線探頭時應(yīng)該注意將示波器輸入阻抗設(shè)置為50?，以與傳輸線50?阻抗相匹配，傳輸線探頭的典型應(yīng)用為測量50?傳輸線上的電信號，通過SMA-N等不同的轉(zhuǎn)換接頭，傳輸線探頭也可用在頻譜分析儀等其它測試設(shè)備上。?圖7傳輸線探頭的典型應(yīng)用需要注意的是，由于傳輸線探頭的低阻抗，它的負載效應(yīng)會比較明顯。因此，此類探頭僅適用于與低輸出阻抗（幾十至100歐姆）的電路測
8、試。對于更高輸出阻抗的電路，我們可以選擇使用高阻有源探頭的方案，將在后續(xù)詳述。#*圖8R&SRT-ZZ808.0GHz無源傳輸線探頭??????介紹完無源探頭，我們接下來看看有源探頭。顧名思義，有源探頭區(qū)別于無源探頭最大的特點是“有源”，即它需要提供電源才能工作。如今大多數(shù)有源探頭都配備有特殊接口，通過與示波器連接從示波器獲得電源，而不需要額外提供外置電源（某些型號除外）。下圖所示為有源單端探頭原理圖：?圖9有源單端探頭原理圖有源單端探頭一
