示波器探头基础入门指南示波器探头基础入门指南(上上)
示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分,它主要是作为承载信号传输的链路,将待测信号完整可靠
的传输至示波器,以进一步进行测量分析。
示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分,它主要是作为承载信号传输的链路,将待测信号完整可靠的传输至示波
器,以进一步进行测量分析。很多工程师很看重示波器的选择,却容易忽略对示波器探头的甄别。试想如果信号经过前端探头
就已经失真,那再完美的示波器所测得的数据也会有误。所以正确了解探头性能,有效规避探头使用误区对我们日常使用示波
器来说至关重要!
在绝大多数示波器测量环境下,我们都需要使用探头。示波器探头有很多种,内部原理构造迥异,使用方法也各不相同。本文
主要给大家介绍示波器探头的种类及工作原理,探头使用过程注意事项以及如何选择示波器探头。
1 示波器探头种类及工作原理示波器探头种类及工作原理
对于DC直流或一般低频信号而言,示波器探头只是一个由特定阻抗R所形成的一段传输线缆。而随着待测信号频率的增加和
不规则性,示波器探头在测量过程中会引入寄生电容C以及电感L,寄生电容会衰减信号的高频成分,使信号的上升沿变缓。
寄生电感则会与寄生电容一起构成谐振回路,使信号产生谐振现象。所有这些都会对我们测量信号的准确性带来挑战。
图1 探头电气特性示意图
示波器探头按供电方式分可分为无源探头和有源探头。无源探头又分为无源低压、无源高压及低阻传输线探头等,有源探头又
分为有源单端、有源差分、高压差分探头等。此外,在一些特殊应用下,还会使用到电流探头(AC、DC)、近场探头、逻辑
探头以及各类传感器(光、温度、振动)探头等。
无源探头是最常用的一类电压探头,也是我们在购买示波器时标配赠送的探头。如图2所示。
图2 无源探头示意图
无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连,所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用(某些厂家特
殊接口标准的探头除外),但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型,所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减
比,以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。
图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图,它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线(一般1至1.5米左
右)、可调补偿电容Ccomp组成。此类无源探头一般输入阻抗为10MΩ,衰减比因子为10:1。
图3无源探头原理图
在使用此类探头时,示波器的输入阻抗会自动设置为高阻1MΩ。此时示波器BNC通道输入点的电压Vscope与探头前端所探测
的电压值Vprobe的关系满足以下对应关系:
Vprobe/Vscope = (9MΩ + 1MΩ) / 1MΩ = 10 : 1