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示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用范围,使得示波器可以在线测试和分析被测电子电路,如下图:
示波器探头的作用
探头的选择和使用需要考虑如下两个方面:
其一:因为探头有负载效应,探头会直接影响被测信号和被测电路;其二:探头是整个示波器测量系统的一部分,会直接影响仪器的信号保真度和测试结果。01
探头的负载效应
当探头探测到被测电路后,探头成为了被测电路的一部分。探头的负载效应包括下面3部分:阻性负载效应;
容性负载效应;
感性负载效应。
探头的负载效应
阻性负载相当于在被测电路上并联了一个电阻,对被测信号有分压的作用,影响被测信号的幅度和直流偏置。有时,加上探头时,有故障的电路可能变得正常了。一般推荐探头的电阻R10倍被测源电阻,以维持小于10%的幅度误差。探头的阻性负载
容性负载相当于在被测电路上并联了一个电容,对被测信号有滤波的作用,影响被测信号的上升下降时间,影响传输延迟,影响传输互连通道的带宽。有时,加上探头时,有故障的电路变得正常了,这个电容效应起到了关键的作用。一般推荐使用电容负载尽量小的探头,以减小对被测信号边沿的影响。探头的容性负载
感性负载来源于探头地线的电感效应,这地线电感会与容性负载和阻性负载形成谐振,从而使显示的信号上出现振铃。如果显示的信号上出现明显的振铃,需要检查确认是被测信号的真实特征还是由于接地线引起的振铃,检查确认的方法是使用尽量短的接地线。一般推荐使用尽量短的地线,一般地线电感=1nH/mm。探头的感性负载
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探头的类型
示波器探头大的方面可以分为:无源探头和有源探头两大类。无源有源顾名思义就是需不需要给探头供电。无源探头细分如下:低阻电阻分压探头;
带补偿的高阻无源探头(最常用的无源探头);
高压探头
有源探头细分如下:单端有源探头;
差分探头;
电流探头
最常用的高阻无源探头和有源探头简单对比如下:有源探头和无源探头对比
低阻电阻分压探头具备较低的电容负载(1pf),较高的带宽(1.5GHz),较低的价格,但是电阻负载非常大,一般只有ohm或1Kohm,所以只适合测试低源阻抗的电路,或只