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简述如何选择示波器探头

发表时间:2012-04-21  |  点击率:1091

简述如何选择示波器探头:

示波器探头对测量结果的准确性以及正确性至关重要,它是连接被测电路与示波器输入端的电子部件。zui简单的探头是连接被测电路与电子示波器输入端的一根导线,复杂的探头由阻容元件和有源器件组成。简单的探头没有采取屏蔽措施很容易受到外界电磁场的干扰,而且本身等效电容较大,造成被测电路的负载增加,使被测信号失真。

更好选择示波器的探头对各位工程师来说是至关重要,认清探头的重要性,才能更好的测试数据,对探头的了解更为广泛:

 
示波器探头的主要分类和各类探头的特点 
市场上提供了数百种、甚至上千种不同的示波器探头。示波器探头的一个技术指标是频率特性,按频率划分探头的种类有其方便之处,但是示波器探头的频率覆盖范围有限很难按无线电频率的LF、HF、VHF、UHF、RF等波段来划分。示波器探头是所有探头中的一种,zui常使用的探头是电压电流探头,而探头通常是按测量对象进行分类的,具体分类如图2所示:2.1无源电压探头2.1.1无源探头无源探头由导线和连接器制成,在需要补偿或衰减时,还包括电阻器和电容器。探头中没有有源器件(晶体管或放大器),因此不需为探头供电。无源探头一般是zui坚固、的探头,它们不仅使用简便,而且使用广泛。2.1.2高阻无源电压探头从实际需要出发,使用zui多的是电压探头,其中高阻无源电压探头占zui大部分。无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数1×,10×和100×。在这些无源探头中,10×无源电压探头是zui常用的探头。对信号幅度是1V峰峰值或更低的应用,1×探头可能要比较适合,甚至是*的。在低幅度和中等幅度信号混合(几十毫伏到几十伏)的应用中,可切换1×/10×探头要方便得多。但是,可切换1×/10×探头在本质上是一个产品中的两个不同探头,不仅其衰减系数不同,而且其带宽、上升时间和阻抗(R和C)特点也不同。因此,这些探头不能与示波器的输入完全匹配,不能提供标准10×探头实现的*性能。2.1.3低阻无源电压探头大多数高阻无源探头的带宽范围在小于100MHz到500MHz或更高的带宽之间。而低阻无源电压探头(又称为50欧姆探头、Zo探头、分压器探头)的频率特性很好,采用匹配同轴电缆的探头,带宽可达10GHz和100皮秒或更快的上升时间。这种探头是为用于50欧姆环境中设计的,这些环境一般是高速设备检定、微波通信和时域反射计(TDR)。2.1.4无源高压探头“高压”是相对的概念。从探头角度看,我们可以把高压定义为超过典型的通用10×无源探头可以安全处理的电压的任何电压。高压探头要求具有良好的绝缘强度,保证使用者和示波器的安全。2.2有源电压探头2.2.1有源探头有源探头包含或依赖有源器件,如晶体管。zui常见的情况下,有源设备是一种场效应晶体管(FET),它提供了非常低的输入电容,低电容会在更宽的频段上导致高输入阻抗。可以从下面的Xc公式中看出:2.2.2有源FET探头有源FET探头的规定带宽一般在500MHz~4GHz之间。除带宽更高外,有源FET探头的高输入阻抗允许在阻抗未知的测试点上进行测量,而产生负荷效应的风险要低得多。另外,由于低电容降低了地线影响,可以使用更长的地线。有源FET探头没有无源探头的电压范围。有源探头的线性动态范围一般在±0.6V到±10V之间。2.2.3有源差分探头差分信号是互相参考,而不是参考接地的信号。差分探头可测量浮置器件的信号,实质上它是两个对称的电压探头组成,分别对地段有良好绝缘和较高阻抗。差分探头可以在更宽的频率范围内提供很高的共模抑制比(CMRR)。2.3电流探头从原理上来看,用电压探头测得电压值,除以被测阻抗值,很容易就可以获得电流值。然而,实际上这种测量引入的误差很大,所以一般不采用电压换算电流的方法。电流探头可以测得电流波形,方法是采用电流互感器输入,信号电流磁通经互感变压器变换成电压,再由探头内的放大器放大后送到示波器。2.3.1交流电流探头交流电流在互感器中,随着电流方向的变化,产生电场的变化,并感应出电压。交流电流探头属于无源设备,无需外接供电。2.3.2直流电流探头传统电流探头只能测量交流交流信号,因为稳定的直流电流不能在互感器中感应电流。然而,利用霍尔效应,电流偏流的半导体设备将产生与直流电场对应的电压。所以,直流电流探头是一种有源设备,需要外接供电。所以电流探头基本上分成两类:即AC电流探头和AC/DC电流探头,AC电流探头通常是无源探头,AC/DC电流探头通常是有源探头。2.4逻辑探头使用示波器观察分析数字波形的模拟特点时,需要用到逻辑探头,为隔离确切地成因,数字设计人员通常需要查看在具体逻辑条件下发生的特定数据脉冲,这要求逻辑触发功能。如图3为逻辑探头示意图,可以在大多数示波器中增加这种逻辑出发功能。图3逻辑探头示意图2.5其他探头由于示波器的应用范围十分广泛,所以除了上述的探头类型外还有各种探头,这些专业探头根据其前端传感器的不同而有不同的功用,下面我们介绍其中的两种,仅供读者了解。光电探头在原理上是普通电压探头与光电转换器件的组合,可直接测量光器件和光纤传输的光信号。温度探头是普通电压探头与温度传感器的组合,可直接测量物体的温度。温度探头属传感器探头的一种,各种传感器探头与示波器配合可测量多种物理量。

对探头的认识,可以更好的选择探头附件,

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