示波器探頭基礎(chǔ)系列之二《探頭的共有特性概述》
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圖2X1探頭結(jié)構(gòu)模型
當(dāng)信號(hào)頻率升高時(shí)，探頭的容性負(fù)載效應(yīng)就變得更加顯著。由于電纜的類型和長(zhǎng)度的不同以及探頭本身構(gòu)造等原因，1：1探頭的輸入電容通常可以從大約35pF到100pF以上，這等于給被測(cè)電路施加了一個(gè)低阻抗負(fù)載，具有47pF輸入電容1：1探頭在20MHz之下的電抗僅為169W，這就使得這個(gè)探頭在此頻率無(wú)法使用。
我們可以在探頭中增加一個(gè)和示波器輸入阻抗相串聯(lián)的阻抗，用這種辦法就可以減小探頭的負(fù)載效應(yīng)。然而，這就意味著輸入電壓不能完全加到示波器的輸入端，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在已經(jīng)引入了一個(gè)電阻分壓結(jié)構(gòu)。
圖3給出了電阻分壓的探頭等效電路，Rp和Rs構(gòu)成了一個(gè)10：1的分壓器，Rs為示波器的輸入阻抗。調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容C3使得探頭和示波器通道RC乘積相匹配，這樣就能保證在探頭的尖端獲得正確的頻率響應(yīng)曲線，并且這種探頭的頻率響應(yīng)比1：1探頭頻率響應(yīng)要寬得多。
圖310：1無(wú)源探頭結(jié)構(gòu)模型
示波器探頭最大輸入電壓
多數(shù)通用10：1探頭的構(gòu)造使這些探頭適合于最大輸入電壓為峰值300V或400V的情況下使用，所以這些探頭可以用于信號(hào)電平高達(dá)數(shù)百伏的廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)于需要測(cè)量更高電壓的場(chǎng)面合，我們推薦使用電壓額定值更高的100：1或1000：1衰減探頭。
探頭自動(dòng)識(shí)別能力
現(xiàn)代示波器探頭都支持編碼能力，使得示波器主機(jī)能夠識(shí)別與它相連接的探頭類型和特性參數(shù)。從而使示波器能夠自動(dòng)重構(gòu)所有幅度測(cè)量結(jié)果以避免發(fā)生泥淆。而如果使用不帶這種識(shí)別系統(tǒng)的探頭，則用戶就不得不自己為所有波形顯示和測(cè)量結(jié)果重新定義以便反映出探頭的衰減量。力科PP系列高阻抗無(wú)源探頭即能被自動(dòng)識(shí)別出阻抗和衰減比，示波器軟件在還原信號(hào)時(shí)也會(huì)自動(dòng)對(duì)信號(hào)電壓重新定標(biāo)以確保顯示的波形幅度與真實(shí)情況一致。
探頭接地引線
探頭接地引線實(shí)質(zhì)可以等效為電感效應(yīng)，接地引線電感與探頭及示波器的輸入電容形成串聯(lián)諧振電路。而探頭的輸入電阻則在諧振電路中引入阻尼。電感效應(yīng)會(huì)造成阻抗不匹配，而且是帶寬越大影響就越大。等效電感的大小與接地線長(zhǎng)度有關(guān)，其越長(zhǎng)電感效應(yīng)就越大，對(duì)波形的破壞效應(yīng)就是會(huì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的振蕩、過沖等信號(hào)完整性問題帶有接地引線電感的示波器探頭等效電路及效應(yīng)如下圖4。
圖4探頭接地引線電感效應(yīng)
舉例來說：本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201702/338126.htm
從以上分析可以清楚的看到接地引線電感對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，所以一定要使探頭的接地引線盡可能的短，特別是在測(cè)高頻和快速上升沿的信號(hào)時(shí)尤應(yīng)注意。
探頭安全接地
為保證操作者在使用示波器時(shí)的人身安全，多數(shù)示波器都通過電源線與安全地線相連。被測(cè)信號(hào)有可能和地線具有相同的參考電位，但并非必然如此，因此在連接探頭的地線時(shí)，一定要注意不要因此而把被測(cè)系統(tǒng)的某一部分短路。另一方面，既使被測(cè)系統(tǒng)和示波器的地線具有相同的參考電位，這也并不意味著可以用安全地線來作信號(hào)返回通路，這是由于安全地線連接走線很長(zhǎng)，具有很大的引線電感，因此不適合作信號(hào)返回通路。這時(shí)一定要用探頭的接地引線來作為信號(hào)的參考地線。
示波器探頭類型
以上內(nèi)容探討了通用示波器探頭的基本特性，在接下來的探頭系列文章中我將給大家介紹每種類型探頭的具體工作原理、應(yīng)用場(chǎng)合和使用注意事項(xiàng)，也感謝各位的持續(xù)關(guān)注。
評(píng)論