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  • 示波器是電子工程師必不可少的工具之一,它能夠將肉眼不可見的電信號轉化為可見的圖像,將被測量的信號的變化情況顯示在屏面上,方便人們進行電路設計及錯誤定位。在構成示波器的器件當中,探頭的重要性自是不必多說,其質量直接關系到示波器測量結果的準確性。

    顧名思義,探頭起到探測的作用。它是連接被測試電路和示波器輸入端的重要媒介。最簡單的探頭是連接被測電路與電子示波器輸入端的一根導線,復雜的探頭由阻容元件和有源器件組成。簡單的探頭沒有采取屏蔽措施很容易受到外界電磁場的干擾,而且本身等效電容較大,造成被測電路的負載增加,使被測信號失真。

    當使用不合適的探頭時,就會對測量的結果產生比較大的影響,大體能夠分為兩個方面。第一種情況,探頭改變了波形的原本形狀,所觀察到的波形產生偏差。第二種情況,導致示波器運行異常。正常的設備變得無法工作。

    探頭的選擇

    要避免這些情況,就要熟悉示波器探頭的類型,然后根據實際情況有針對性的選擇使用。常用的探頭分為多種,無源探頭、有源探頭、差分探頭、電流探頭、低電容探頭、高壓探頭等等,下面就對這些探頭的適用范圍進行介紹,方便大家進行選擇。

    有源電壓探頭:一般適用于帶寬大于500M Hz,幅度小于正負3伏的單端信號。泰克公司的有源電壓探頭型號有:P7260、P7240、TAP1500等。一些型號可以測量3dB帶寬最高可以達到6G。

    無源探頭:一般用于測試帶寬小于500M Hz的單端信號。它是比較經濟的一類探頭。比如P6139A,線長是1.3米、帶寬500M Hz、系統輸入阻抗10M 歐、典型輸入電容8pF、最高電壓為300 Vrms,補償范圍為8到12 pF。

    差分探頭:一般用于測試差分信號。分為高帶寬和高電壓兩種。高電壓差分探頭可以測試高達4400伏的差分信號;高帶寬差分探頭可以測試帶為高達12.5G的高速信號。甚至一些產品可以到達16G Hz。

    電流探頭:一般利用霍爾效應來測試電流信號。測試范圍一般為從DC到2G。幅度由1 mA 到20000A。

    低電容探頭:這是為匹配而設置的探頭。這種探頭目前市場型號比較少,最高可以測量帶寬9G Hz。

    高壓探頭:適合測試高壓信號,最高可以測量達4000伏的電壓,可分為單端和差分兩種探頭。

    根據實際經驗來看,使用率最高的為無源類探頭,高阻無源電壓探頭所占的比例最大。無源電壓探頭為不同電壓范圍提供了各種衰減系數,如1×、10×、100×。在這些無源探頭中,10×無源電壓探頭是最常用的探頭。對信號幅度是1V峰值或更低的應用,1×探頭可能要比較適合,甚至是必不可少的。在低幅度和中等幅度信號混合(幾十毫伏到幾十伏)的應用中,可切換1×/10×探頭要方便得多。但是,可切換1×/10×探頭在本質上是一個產品中的兩個不同探頭,不僅其衰減系數不同,而且其帶寬、上升時間和阻抗(R和C)特點也不同。因此,這些探頭不能與示波器的輸入完全匹配,不能提供標準10×探頭實現的最優性能。

    總的來說,使用的最多的還是無源類探頭。根據情況的不同,可以選擇不同的衰減系數來進行配合。本篇文章偏向基礎,說明了示波器探頭的重要性,并對探頭的種類進行了大致的介紹。在最后,講解使用最為頻繁的無源探頭,希望各位新手在閱讀過本篇文章之后,能對示波器有更進一步的了解。

     

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    2017年09月05日

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    泰克示波器探頭的種類劃分及適用范圍選擇

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