原创 示波器探头学习笔记（1）

示波器探头学习笔记（1）<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

本学习笔记均摘自泰克Tektronix 《探头ABC》（ABCs of Probes (Tektronix-Primer)中文版），有需要的可以直接到泰克网站上下载。

http://www2.tek.com/cmswpt/tidetails.lotr?ct=TI&cs=pri&ci=2329&lc=ZH

1. 选用探头的原则：探头对于被测回路，必须有最小的影响，同时对想要测量地信号应保证足够的保真度。

2. 探头的定义：探头是在一个测试点或信号源和一台示波器之间做的物理及电路的连接。

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

3. 探头的组成：

大多数探头由一个探头尖，一根探头电缆线，及一个补偿盒或其它类型的信号调节网络组成。

4. 一个探头，就算它只是简单的一条电线，它也可能是一个很复杂的电路。

a）对于DC 信号( 0 Hz 频率)，探头作为一对导线与一系列电阻，

他们就向一个终端电阻一样。

b) AC 信号的特性变化是因为：电线具有分布电感(L)，电线具有分布电容(C)。分布电感反作用于AC信号，在信号频率增加时，阻止AC信号通过。分布电容反作用于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC信号电流通过的阻抗。这些反作用元件(L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一起，成为随信号频率不同而变化的探头阻抗。

5. 带宽——5倍规则

    示波器的带宽应该比被测量的波形的频率大 5 倍。“这条5 倍规则”为非正弦波高频成分保证了足够的带宽，例如方波。

探头和示波器设计为在规定的带宽范围上进行测量。超越了 3 dB 点的频率，信号振幅极度削弱，测量结果是无法预知的。

6. 示波器或探头的上升时间

示波器或探头的上升时间定义为：当测量一个理想的、瞬时的上升脉冲时，所测量的上升时间。

为了合理精确地测量脉冲上升或下降时间，探头和示波器的上升时间之和应该是 3～5 倍快于被测脉冲。

上升时间测量误差可以从上面的图表进行估计。示波器/探头的共同的上升时间比被测量信号快3倍时，预期测量误差在5% 以内。快五倍时将导致仅仅2% 的误差。

7. 在上升时间没被指定的情况时，你可以从带宽( BW )的指标导出上升时间( T r )，

他们具有如下的关系说明：

Tr = 0.35/BW

8. 每台示波器都定义了带宽和上升时间限制。同样，每根探头也有它的带宽及自己的上升时间限。并且，当一个探头接入一台示波器时，你将得到一套新的带宽和上升时间限。不过，系统带宽和单个示波器和探头带宽之间的关系不是简单的一种关系。对于上升时间也一样。

解决办法：为了处理这个问题，当示波器用于特殊模式时，先进的示波器制造商指定的上升时间当使用原配的探头时，是探头尖的上升时间。这是非常重要的，因为示波器和探头一起形成一个测量系统，系统的带宽和上升时间决定它的测量能力。如果你使用没有在示波器推荐表上的探头，你将冒无法预知测量结果的风险。

9. 有源探头与无源探头

有源探头 － 包含晶体管或其他有源设备作为部分信号调节网络的探头。

无源探头 － 网络仅由阻抗(R)，感抗(L)，容抗(C)元件组成，不包括有源元件的探头。

无源探头的动态范围为从几百伏特延伸到几千伏特。

有源探头的最大的安全电压限制经常是几十伏特。