示波器探頭的最佳匹配怎麼實現?
發布時間:2015-12-31 責任編輯:sherry
【導讀】探頭是觀測信號的第一個環節,主要作用是承載信號傳輸的鏈路,將待測信號完整、可靠的傳輸至示波器,進行測量分析。可是你知道如何實現探頭的最佳匹配嗎?
1. 探頭分類
探頭通常按測量對象進行分類,分類如圖1所示。其中,高阻無源探頭、高壓差分探頭和電流探頭是我們最為熟悉的,接下來做一個簡要的介紹。

圖1 探頭分類
1.1 1.1 高阻無源探頭
從實際需求來說,帶補償的高阻無源電壓探頭使用比例最大,可以滿足大多數的低速數字信號、電源和其它的一些典型的示波器使用。
此類探頭具備較高的輸入電阻(一般1MΩ以上),可調的補償電容,當首次接上示波器時,一般需要以調節棒調整電容值,以匹配示波器輸入電容,消除低頻或高頻增益。圖2的左邊為欠補償波形,中間為正常波形,右邊為過補償波形。

圖2 無源探頭補償
如ZDS2024PLUS標配ZP1025S高阻無源電壓探頭,具體參數如下表:
表1 ZP1025S規格型號

1.2 1.2 高壓差分探頭
首先介紹下差分的概念:差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)是(shi)互(hu)相(xiang)參(can)考(kao),而(er)非(fei)參(can)考(kao)接(jie)地(di)的(de)信(xin)號(hao)。高(gao)壓(ya)差(cha)分(fen)探(tan)頭(tou)實(shi)質(zhi)上(shang)是(shi)由(you)兩(liang)個(ge)對(dui)稱(cheng)的(de)電(dian)壓(ya)探(tan)頭(tou)組(zu)成(cheng),分(fen)別(bie)對(dui)地(di)有(you)良(liang)好(hao)絕(jue)緣(yuan)和(he)較(jiao)高(gao)阻(zu)抗(kang),可(ke)以(yi)在(zai)更(geng)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)提(ti)供(gong)很(hen)高(gao)的(de)共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi)比(bi),可(ke)將(jiang)任(ren)意(yi)間(jian)的(de)兩(liang)點(dian)浮(fu)接(jie)信(xin)號(hao),轉(zhuan)換(huan)成(cheng)對(dui)地(di)的(de)信(xin)號(hao),主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)等(deng)行(xing)業(ye)測(ce)試(shi),原(yuan)理(li)圖(tu)如(ru)圖(tu)3所示。

圖3 高壓差分探頭原理
下表為常見高壓差分探頭具體參數:

表2 常見高壓差分探頭規格參數
1.3 1.3 電流探頭
dianliutantoushiliyonghuoerchuanganqiheganyingxianquanshixianzhiliuhejiaoliudianliudeceliang,qigongzuoyuanlishibadianliuxinhaozhuanhuanchengdianyaxinhao,shiboqicaijidianyaxinhao,zaixianshichengdianliuxinhao。

圖4 電流探頭圖片
電流探頭優點是不用斷開供電線就可以進行電流測量,典型應用場合是係統功率測量、功率因子測量、開關機衝擊電流波形測量等。主要缺點在於其小電流的測量能力受限於示波器的底噪聲,所以小電流測量能力有限。
2. 如何選擇合適的探頭?
以上對一些常見的探頭進行了簡要的介紹,那麼應該如何選取一款合適的探頭呢?該關注探頭的哪些參數呢?
1.阻抗匹配:探頭的輸入阻抗要與所用示波器的輸入阻抗匹配,以減小對被測電路的負載作用。對於低輸入阻抗的示波器,應選擇有源探頭或50Ω輸入阻抗的探頭;對於高輸入阻抗的示波器,應選擇×10的探頭。例如示波器的輸入阻抗是1MΩ/10pF,探頭輸入阻抗最好是10MΩ/1pF,這樣的探頭既有10倍的信號衰減,對被測信號的負載小,又能與示波器輸入阻抗匹配。
2.帶寬:探頭的帶寬要等於或大於示波器的帶寬。若觀察純正弦信號,探頭帶寬等於被測信號頻率的最高值即可;若觀察非正弦信號,探頭帶寬應容納被測信號的基波和最重要諧波分量。
3.上升時間:為精確地測量脈衝的上升時間和下降時間,係統的上升時間(即示波器和探頭上升時間之和)應比被測信號上升時間快3-5倍。
3. 總結
為(wei)保(bao)證(zheng)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)的(de)準(zhun)確(que)性(xing),要(yao)求(qiu)探(tan)頭(tou)對(dui)被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)的(de)影(ying)響(xiang)最(zui)小(xiao),且(qie)保(bao)持(chi)最(zui)大(da)的(de)信(xin)號(hao)保(bao)真(zhen)度(du)傳(chuan)送(song)至(zhi)示(shi)波(bo)器(qi)。若(ruo)探(tan)頭(tou)以(yi)任(ren)何(he)方(fang)式(shi)改(gai)變(bian)信(xin)號(hao)或(huo)被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)運(yun)行(xing)方(fang)式(shi),示(shi)波(bo)器(qi)會(hui)看(kan)到(dao)實(shi)際(ji)信(xin)號(hao)的(de)失(shi)真(zhen)結(jie)果(guo),進(jin)而(er)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)錯(cuo)誤(wu)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo),或(huo)者(zhe)誤(wu)導(dao)性(xing)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。隻(zhi)有(you)與(yu)示(shi)波(bo)器(qi)和(he)被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)都(dou)匹(pi)配(pei)良(liang)好(hao)的(de)探(tan)頭(tou)才(cai)是(shi)您(nin)的(de)最(zui)佳(jia)選(xuan)擇(ze)!
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