原创 示波器探头学习笔记（2）

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10.电抗与电感

电抗— 一个随信号频率变化，阻止电流通过的反作用于AC 信号的阻抗单元。电容器(C)代表一个AC信号的容性的电抗，以欧姆表示，具有如下关系：

Xc =1/2pfc

其中：

Xc =容性电抗，单位：欧姆

p= 3.14159 ??

f = 频率，单位：赫兹

C= 电容，单位：法拉

电感(L)—代表AC信号的感应电抗，以欧姆表示，具有如下关系：

XL = 2pfL

其中：

XL =感应电抗，单位欧姆

p = 3.14159 ??

f = 频率，单位：Hz

L = 电感，单位：亨利

11. 探头内阻

图a ，在一个探头被连接之前，电池的 DC 电压通过电池的内部的电阻( Ri)、

负载电阻(Rl)分压，及电池驱动。图示给出数值，由此导出输出电压：

Eo = b* Rl/(Ri + Rl)

= 100V * 100,000/(100+100,000)

= 10,000,000 V/100,100

= 99.9 V

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图b，探头连接于电路，置探头电阻(Rp)与 R l 并联。如果 R p是100 kW，有效

载入电阻是一半50 kW。对Eo的负载影响是：

Eo = 100V * 50,000/(100 + 50,000)

= 5,000,000V/50,100

= 99.8 V

这个负载的影响是99.8V 对99.9V，仅仅是0.1%的影响，这在大多数情况下是可

以忽略的。然而，如果Rp变小，例如10KΩ，其影响将是不可以可以忽略的。

为了使阻抗负载减到最小， 1X 探头通常内阻有1MΩ，10X 探头典型内阻有10MΩ。

12. 负载最多涉及到探头尖引起的电容

。   对于低频信号，这个电容具有非常高的电阻，其影响不大，但当信号频率增加时，电容电抗减小，结果导致高频率时负载的增加。

这一容性负载使得测量系统的带宽降低，上升时间变慢。可以通过选择低探头尖电容的探头，而减小容性负载。

对于AC 信号源，探头尖电容(Cp)是其涉及的最大负载。当信号频率增加，容性的电抗( Xc)减少，引起更多的信号流过电容。

下面表格提供了各种探头电容的典型值。

     1X   1倍增益探头

     10X  衰减10倍探头

13.接地导线是一条电线，它就一定数量的分布电感。这些电感与探头电容相互作用，引起在某一频率的振荡，振荡的频率由L和C的值决定。振荡是不可避免的，并且可以看到，它是加于脉冲上的，衰减的正弦波振荡。良好设计的探头接地，可以减小振荡的影响，由此，振荡频率出现的位置将超过探头/示波器系统的带宽限制。为了避免接地出现问题，通常使用具有最短接地导线长度的探头。

探头的接地线把自感加入电路。接地线越长，自感越大，快速脉冲产生阻尼振荡的可能性也就更大。

总结：

尽量使用高阻抗，低电容探头。

一个10MΩ的20pF或小于20pF电容量的探头，其源负载是不必考虑的。

然而，对于一些高速数字电路，你应当使用有源探头，它们具有更小的探头尖电容。

14. 应当记住非正弦信号有重要的频率成分或者说除了信号的基频，还有很多的谐波频率。例如，完全包括5次谐波的100 MHz方波，你需要一个在探头尖具有500 MHz 带宽的一个测量系统。