示波器探头简述

  Alu ·  2009-11-08 10:32  ·  28130 次点击
即使是最高级的设备也只能达到输入设备的数据的精度。探头的作用是把示波器和测量系统连接起来。精密的测量是从探头触点开始的。正确的探头自然匹配示波器和试验件(DUT),探头不仅仅要求把信号纯洁地送入示波器,还需要放大和保护,以最大限度满足信号的完整性和测量的精度。
为确保精确重构您的信号,请选择合适的探头与您的示波器配合,保证探头超过信号带宽5倍。[attach]38355[/attach]
探头实际上也是电路的一部分,引入阻性、容性和感性负载,这些负载不可避免地改变测量参数。当需要精确的结果时,选择的探头需要有最小的负载。与示波器配对的理想的探头将最小化这种负载,能充分发挥您的示波器的能力、特性和容限。
当选择与DUT的所有重要连接时,还需要考虑的是探头的尺寸。小尺寸的探头使对高密度封装的电路的探测更为容易。随后将讲解探头的类型。
**无源探头
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在测量一般的信号和电平时,无源探头使用方便,能够以普通的价格在大范围内满足测量需求。当测量电源时,配合使用无源电压探头和电流探头是理想的解决方案。[attach]38356[/attach]
大多数无源探头有一些衰减因数,例如10X、100X,等等。按照惯例,衰减因数在因数的后面标注X,例如10X衰减探头。与此对应,放大因数把X防到前面,例如X10。[attach]38357[/attach]
10X(读作“10倍”)衰减探头减少了电路的负载,而1X探头则是极好的通用无源探头。对于高频和/或高阻抗信号源,电路负载的影响重大,所以首先要分析信号和探头负载的相互影响,然后再选择探头。10X衰减探头改善测量的精确性,同时把示波器输入的信号幅度减少为原来的十分之一。[attach]38358[/attach]
由于10X衰减探头削弱了信号,因此很难观察峰值-峰值不足10毫伏的信号。1X探头与10X衰减探头类似,但没有衰减电路。由于没有衰减电路,被测电路会引入更多的干扰。可以把10X探头作为您的通用探头,而把1X探头用于测量低速、低幅度信号。一些探头在探头触点处提供方便选择1X和10X的开关。如果您的探头具有这项功能,那么在测量之前确认使用了正确的设置。
10X衰减探头平衡着探头的电特性和示波器的电特性。在使用10X衰减探头之前,需要对特定的示波器调节平衡关系。这种调整称为探头校正,在本书的操作示波器一节中有详细的描述。
无源探头为通用探测提供极好的解决方案。但是,通用无源探头不能精确测量具有非常快的上升时间的信号。还可能会将干扰引入敏感电路。信号时钟速率和边缘速度需要稳定的上升沿,这需要更高速度和更少负载影响的探头。在测量高速和/或差分信号时,高速有源和差分探头是理想的解决方法。
**有源和差分探头
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随着信号速度的快速增长和低电压逻辑日益普遍,要获得精确的测量结果越来越困难。信号保真度和设备负载成为关键问题。高速环境中完整的测量方案也包括,为匹配示波器性能提供高速、高保真度的探头方案(如图42)。
有源和差分探头专门针对集成电路开发,在访问和传输到示波器的过程中,它们能够保护信号,以确保信号完整性。为测量具有快速上升时间的信号,使用有源或差分探头可达到更为精确的结果。[attach]38359[/attach]
**探头附件
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许多现代的示波器提供专门的针对输入和配合探头接口的自动化的特性。对于一些智能探头接口,当探头一连接到仪器上,就会把探头的衰减因数告知示波器,示波器则标度显示,把探头衰减考虑到屏幕的读数里。一些探头接口也能识别探头的类型,即无源探头、有源探头或电流探头。接口可以成为探头的DC电源。有源探头有自己的放大器和缓冲电路,它们需要DC电源。[attach]38360[/attach]
当测量高速信号时,为提高信号完整性,也提供地线和探头触点附件。对于探头触点和地线与DUT之间连接,地线适配器提供了间距上的适应性,可以在探头触点和DUT之间保持短距离连接。

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