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1、示波器探頭的選擇 (內(nèi)蒙古機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010050)
摘要：文章簡述了示波器探頭的型式、選擇準則主要指標、測量考慮和經(jīng)驗,以及選擇探頭時需考慮的因素。
關(guān)鍵詞：探頭型式;指標;法則;示波器；電子測量
中圖分類號：TM935文獻標識碼：A文章編號：1007—6921(XX)02—0114—02
在電子測量中,常常要用到示波器對被測信號進行測量,被測信號是由示波器的探頭引入到示波器的測量電路中的,探頭性能對測量結(jié)果影響很大,尤其是對頻率特性的影響尤
2、為明顯。在許多實驗室和維修車間,探頭的特性和性能卻常常被人們忽視。筆者在帶領(lǐng)學(xué)員進行低頻電路實驗和高頻電路實驗時發(fā)現(xiàn)學(xué)員對探頭應(yīng)用方面的知識了解甚少,甚至不知道探頭的質(zhì)量對頻率特性(尤其是高頻電路的頻率特性)影響較大。因此有必要對這方面的知識進行介紹,以便于使用者根據(jù)自己的需要合理地選用示波器探頭。
1探頭類型
1.1通用無源探頭
衰減無源電壓探頭是最常用的探頭。它提供了一種方便的、并且非常堅固耐用且價格并不昂貴并從被測裝置獲取信號的方法。
1.2有源探頭
有源的輸入阻抗高
3、,但帶寬達不到1GHz。探頭的帶寬是固定的,而有源探頭的帶寬可以擴展覆蓋,這是有源探頭的優(yōu)勢。有源探頭的不利條件是成本高、尺寸大,輸入電壓和功率有一定的限制,在其前端處有放大電路?，F(xiàn)在有的新型示波器,裝設(shè)有獨立的前端放大器。隨著探頭衰減比較不同,輸入電壓有所變化。典型的是在1∶1和10∶1上輸入電壓為10V或更低。盡管如此,最大的無破壞輸入電壓可達150V~200V。
1.3高壓無源探頭
從Tektronix可以得到幾種高壓探頭,提供100X或1000X有補償?shù)姆謮浩鳌Ｒ驗楦邏簯?yīng)用要求
4、較大的衰減倍數(shù),在輸入電容方面降低約3pF是可以達到的。
1.4電流探頭
電流探頭提供測量通過電路電流的方法。有兩種型式的電流探頭:傳統(tǒng)的只測AC電流的探頭和“霍爾效應(yīng)”型探頭。只能測AC的電流探頭使用互感器把電流磁場變換為AC信號并且頻率響應(yīng)從幾百Hz～GHz。霍爾效應(yīng)電流探頭用半導(dǎo)體提供從DC～50MHz的頻率響應(yīng)。由于它的“不接觸(non-invasive)”性質(zhì),電流探頭比其他探頭有較小的負載作用。
1.550Ω分壓器探頭(Zo)
50Ω分壓器探頭提供最低的輸入電容(
5、對高頻信號一般常規(guī)10X探頭一般精度為±1%并給出2%的差分測量精度。用這個10X探頭,示波器和探頭匹配的共模抑制比不會優(yōu)于50∶1。Tektronix示波器插件可以提供高共模抑制比(10000∶1,1A33)。一個匹配的差分探頭對(P6135A)允許用戶調(diào)節(jié)探頭的衰減以便與各種Tektronix插件兼容。這個衰減調(diào)節(jié)包括探頭補償以使探頭在高頻和低頻一致。
2探頭的選擇及使用
正確的探頭選擇會擴展和增強儀器的性能,而錯誤的探頭選擇往往會降低你的系統(tǒng)性能。對探頭特性的深思熟慮會幫助保證你
6、的儀器性能滿足你的應(yīng)用要求。雖然對合適的探頭主要考慮是它的負載影響和信號逼真度的傳送。但物理參數(shù)例如:探頭尺寸大小、電纜長度和與被測裝置互相連接的適配器對你測量的成功可能更重要。
在高頻段正確使用探頭也是很重要的。許多信號源都有一個接地參考點(OV),用無源的或有源的單端探頭都能很好地工作。如果信號源的參考點不是OV,就應(yīng)使用差分測量法,否則會發(fā)生短路現(xiàn)象,損壞儀器。
不要把示波器與地隔離開而浮置起來。用單端探頭做差分測量是很危險的。通常示波器的輸入端與地之間接有10pF或15p
7、F電容,也有少數(shù)大型示波器在輸入端與地之間接有100pF的電容,若用它做差分測量,由于存在不平衡的容性負載,使信號扭曲。
量無零點參考信號時,用差分探頭能解決這些問題,用兩個探頭分別接在示波器的兩個通道上,設(shè)置示波器顯示出兩者相減的結(jié)果,此兩探頭應(yīng)選用匹配好的一對,所謂匹配好實際上是指兩探頭的電纜要一樣長,即對信號的延遲要一樣,其輸入電容、電阻和衰減也一樣。用微調(diào)電容可以減小兩者的差別。
多信號源都有一個接地參考點(OV),用無源的或有源的單端探頭都能很好地工作。如果信號源的參考
8、點不是OV,就應(yīng)使用差分測量法,否則會發(fā)生短路現(xiàn)象,損壞儀器。
3探頭的主要指標
?、賻?上升時間;②探頭的負載作用;③畸變(Aberration);④補償范圍;⑤衰減比;⑥最大電壓;⑦電壓額定值隨頻率的降低;⑧探頭長度;⑨探頭頂端附件;⑩探頭編碼;11最大電流(連續(xù));12最大電流(脈沖);13安培秒乘積;14最大DC電流。
4探頭測量考慮和經(jīng)驗
選擇正確探頭的主要考慮是示波器/探頭組合對電路的負載作用。有最高輸入阻抗(最低輸入電容和最高輸入電阻)的探頭可以
