示波器探頭是在測試點(diǎn)或信號(hào)源和示波器之間建立了一條物理和電子連接;實(shí)際上,示波器探頭是把信號(hào)源連接到示波器輸入上的某類設(shè)備或網(wǎng)絡(luò),它必須在信號(hào)源和示波器輸入之間提供足夠方便優(yōu)質(zhì)的連接。連接的充分程度有三個(gè)關(guān)鍵的問題:物理連接、對(duì)電路操作的影響和信號(hào)傳輸。
示波器探頭的主要分類和各類探頭的特點(diǎn)
市場上提供了數(shù)百種、甚至上千種不同的示波器探頭。示波器探頭的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)是頻率特性,按頻率劃分探頭的種類有其方便之處,但是示波器探頭的頻率覆蓋范圍有限很難按無線電頻率的LF、HF、VHF、UHF、RF等波段來劃分。示波器探頭是所有探頭中的一種,最常使用的探頭是電壓電流探頭,而探頭通常是按測量對(duì)象進(jìn)行分類的。
無源電壓探頭
1.無源探頭
無源探頭由導(dǎo)線和連接器制成,在需要補(bǔ)償或衰減時(shí),還包括電阻器和電容器。探頭中沒有有源器件(晶體管或放大器),因此不需為探頭供電。無源探頭一般是最堅(jiān)固、最經(jīng)濟(jì)的探頭,它們不僅使用簡便,而且使用廣泛。
2. 高阻無源電壓探頭
從實(shí)際需要出發(fā),使用最多的是電壓探頭,其中高阻無源電壓探頭占最大部分。無源電壓探頭為不同電壓范圍提供了各種衰減系數(shù)1×,10×和100×。在這些無源探頭中,10×無源電壓探頭是最常用的探頭。對(duì)信號(hào)幅度是1V峰峰值或更低的應(yīng)用,1×探頭可能要比較適合,甚至是必不可少的。在低幅度和中等幅度信號(hào)混合(幾十毫伏到幾十伏)的應(yīng)用中,可切換1×/10×探頭要方便得多。但是,可切換1×/10×探頭在本質(zhì)上是一個(gè)產(chǎn)品中的兩個(gè)不同探頭,不僅其衰減系數(shù)不同,而且其帶寬、上升時(shí)間和阻抗(R和C)特點(diǎn)也不同。因此,這些探頭不能與示波器的輸入完全匹配,不能提供標(biāo)準(zhǔn)10×探頭實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)性能。
3.低阻無源電壓探頭
大多數(shù)高阻無源探頭的帶寬范圍在小于100MHz到500MHz或更高的帶寬之間。而低阻無源電壓探頭(又稱為50歐姆探頭、Zo探頭、分壓器探頭)的頻率特性很好,采用匹配同軸電纜的探頭,帶寬可達(dá)10GHz和100皮秒或更快的上升時(shí)間。這種探頭是為用于50歐姆環(huán)境中設(shè)計(jì)的,這些環(huán)境一般是高速設(shè)備檢定、微波通信和時(shí)域反射計(jì)(TDR)。
4. 無源高壓探頭
“高壓”是相對(duì)的概念。從探頭角度看,我們可以把高壓定義為超過典型的通用10×無源探頭可以安全處理的電壓的任何電壓。高壓探頭要求具有良好的絕緣強(qiáng)度,保證使用者和示波器的安全。
有源電壓探頭
1.有源探頭
有源探頭包含或依賴有源器件,如晶體管。最常見的情況下,有源設(shè)備是一種場效應(yīng)晶體管(FET),它提供了非常低的輸入電容,低電容會(huì)在更寬的頻段上導(dǎo)致高輸入阻抗?梢詮南旅娴腦c公式中看出:
2.有源FET探頭
有源FET探頭的規(guī)定帶寬一般在500MHz ~4GHz之間。除帶寬更高外,有源FET探頭的高輸入阻抗允許在阻抗未知的測試點(diǎn)上進(jìn)行測量,而產(chǎn)生負(fù)荷效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)要低得多。另外,由于低電容降低了地線影響,可以使用更長的地線。
有源FET探頭沒有無源探頭的電壓范圍。有源探頭的線性動(dòng)態(tài)范圍一般在±0.6V到±10V之間。
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