原创 示波器探头原理及种类(3)

2009-7-16 22:21 4193 8 8 分类: 测试测量

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            无源探头根据输入阻抗的大小又分为高阻无源探头和低阻无源探头两种。


高阻无源探头即我们通常所说的无源探头,应用最为广泛,基本上每个使用过示波器的人都接触过这种探头。高阻无源探头和示波器相连时,要求示波器端的输入阻抗是1M欧姆。


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为了方便测量,探头通常都会有1米左右的长度,如果不加匹配电路,很难想象探头能够提供数百兆Hz的带宽的。示波器的输入寄生电容也会影响带宽。为了改善探头的高频相应,探头前端会有相应的匹配电路,最典型的就是一个RprobeCprobe的并联结构。探头要在带内产生平坦增益的一个条件是要满足Rprobe*Cprobe=Rscope*Cscope,具体推导就不做了,感兴趣的可以自己推一下。我们前面介绍过,Cscope是示波器的寄生电容,所以其只能控制在一定范围内,但不能精确控制,也就是说不同示波器或示波器的不同通道间Cscope的值会不太一样。为了补偿不同通道Cscope的变化,在探头接示波器的一端处一般至少会有一个可调电容Ccomp。当探头接在不同通道上时可以通过调整Ccomp来补偿Cscope的变化。几乎所有示波器都提供一个低频方波的输出,可以通过用探头测量这个方波的形状来做调整。




Rprobe在改善频响的同时会和示波器输入电阻产生一个分压,所谓101的分压就是指示波器实际测量到的电压是探头前端处电压的1/10,也就是信号经过探头会有一个10倍衰减。比较简单的探头需要手工设置示波器的探头衰减倍数来得到正确的显示,更多的探头在和示波器连接端有一个自动检测的针脚,当探头插上时示波器可以通过这个pin读出探头的衰减比,并自动调整显示的比例。



高阻无源探头中还有2个特殊的种类。一类是高压探头,其衰减比可达100:11000:1,所以测量电压范围很大;还有一类是1:1的探头,即信号没有衰减就进入示波器,由于不象101的探头那样需要示波器再放大显示,所以示波器本身的噪声没有放大,测量的噪声会小很多,在小信号和电源纹波的测量场合应用很多。


高阻无源探头的优点是便宜,因为成本不高,同时输入阻抗高,测量范围大,连接方便,所以广泛应用于通用测试场合。但是随着测试频率的提高,各种二阶寄生参数很难控制,仅仅靠简单的匹配电路已经不能把带宽再提高了,所以高阻无源探头的带宽一般都在600MHz以下。


                                                                  ――未完待续

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