原创 示波器探头学习笔记（5）探头如何影响测量

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27．源阻抗作用

源阻抗 － 从负载看源时的阻抗。

源阻抗的值能显著地影响任何探头负载的网络作用。例如，对于低的源阻抗，一

根典型的高阻抗10X探头的负载作用几乎没有影响。这是高阻抗与低阻抗产品并联，对总阻抗没有影响。然而，随着阻抗越来越高，情况将产生很大变化。

    源阻抗等于探头及示波器的总阻抗，对于相等的阻值Z，没有接入探头和示波器时，源负载是2Z(见图a )，在测试点引起一个0.5ES的信号振幅。在探头及示波器接入时，源负载的和是1.5Z，信号振幅在测试点缩减至原值的三分之二。

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源阻抗越大，测试引起的负载效应就越大。本例中，阻抗相等，探头在测试点导致信号振幅30% 的衰减。

有两个方法可以减小测试的负载阻抗作用：

1）使用一根更高阻抗的探头；

2）测量其他低输入阻抗的信号点。例如，阴极、发射极、源极通常具有比阳极、集电极、漏极更低的阻抗。

28. 容性负载

容性负载尤其将影响快速波形的上升和下降时间，及波形的高频成分的振幅。

理想脉冲发生器产生的脉冲上升时间为零( tr = 0)。零上升时间被源负载的相关阻抗和电容的积分而改变。RC网络通常产生的上升时间为2.2RC 的10-90%。这可从一个电容器通用的时间常数曲线导出。值2.2是RC时间常数，是通过R向C充电，从脉冲的10% 振幅值到90% 振幅值所用的时间。在图中源阻抗的50Ω和20pF导致 2.2 纳秒上升时间的一个脉冲。这个2.2RC值，是脉冲可能具有的最快的上升时间。

当脉冲生成器的输出被施加到探头时，探头的输入电容与阻抗加于脉冲生成器。如图所示，一根典型的的 10Ω-11pF 探头。因为探头的10MΩ阻抗比脉冲发生器的50Ω电阻大许多，探头的电阻可以被忽略。然而，探头的电容与负载电容并联，使总负载电容数增加为31pF。它增加了 2.2RC 的值，导致测量的上升时间的增加，从以前测量的2.2 纳秒增加为3.4纳秒。

可以通过探头的电容与已知的或估计的源电容之间的比率，来估计探头尖电容对上升时间的影响。

探头的选择，要特别关注探头电容，它能影响你的上升时间的测量。对于无源探头，衰减越大，总的尖电容越低。这在表中有简要说明。这里举例列出了不同的无源探头的探头电容。当需要更小尖电容时，应当使用有源的场效应晶体管输入探头。根据型号不同，有源探头可以得到1pF或更小的尖电容。

容性负载也影响波形中高频器件的振幅和相位。

29. 对带宽的影响

示波器的带宽应该超过你想要测量的信号的频率，且探头的带宽应该等于或超过示波器的带宽。

30. 不能随便使用探头

使用 3 根不同的探头对上升时间的影响: (所有的测量使用同一样的400兆赫示波器)

(a) 400兆赫，10X探头，测得的脉冲上升时间为4.63ns。

(b) 100兆赫，10X探头，测得的脉冲上升时间为5.97ns。

(c) 10兆赫， 1X 探头。测得的脉冲上升时间为27ns。

31. 当使任何一种示波器测量时，你应该使用最短的可能接地路径.

信号回路经过电源地，通常都会经过较长的通路。不能认为它为干净，低感应的接地回路。实际上一电感(L)接于地线。这一地线随着导线长度的增加，其电感也增加。

这样，注意接地线的L和Cin形成一个串联震荡电路。

如果你看见在脉冲上显示有阻尼振荡，就应试着使接地线的长度变短。

a) 地线使用了探头标准配置的6.5英寸接地夹钳导线，并且它被接入较近的一个公共测试点。

b) 探头的接地线为标准的28英寸夹钳导线。

c) 是一个分离的 28英尺夹钳导线，连接电路的公共点和示波器机壳。

探头接地线应当是越短越好。

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关于示波器选用相应探头的选型指南可以参考：

Tektronix 示波器附件选择指南

http://www2.tek.com/cmswpt/tidetails.lotr?ct=TI&cs=apn&ci=2867&lc=ZH