儀器儀表丨示波器探頭是做什么的?它有哪些常見分類呢?
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示波器探頭是做什么的?它有哪些常見分類呢?
示波器探頭,除了搞電子的想必沒幾個(gè)人了解這是做什么的,那么今天就給大家?guī)硪黄P(guān)于示波器探頭的文章,下面的文章大家看完后,相信就不會(huì)在對(duì)示波器探頭感到陌生了。
示波器探頭
示波器探頭簡介
示波器探頭對(duì)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性以及正確性至關(guān)重要,它是連接被測電路與示波器輸入端的電子部件。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(dǎo)線,復(fù)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(fù)載增加,使被測信號(hào)失真。
示波器探頭的定義和發(fā)展過程
本質(zhì)上,示波器探頭是在測試點(diǎn)或信號(hào)源和示波器之間建立了一條物理和電子連接;實(shí)際上,示波器探頭是把信號(hào)源連接到示波器輸入上的某類設(shè)備或網(wǎng)絡(luò),它必須在信號(hào)源和示波器輸入之間提供足夠方便優(yōu)質(zhì)的連接。連接的充分程度有三個(gè)關(guān)鍵的問題:物理連接、對(duì)電路操作的影響和信號(hào)傳輸。
在過去50年中,各種示波器探頭接口設(shè)計(jì)一直在不斷演進(jìn),以滿足提高的儀器帶寬速度和測量性能要求。在最早的年代,通常使用香蕉式插頭和UHF型連接器。在20世紀(jì)60年代,普通BNC型連接器成為常用的探頭接口類型,因?yàn)锽NC體積更小、頻率更高。BNC探頭接口仍用于測試和測量儀器設(shè)計(jì),當(dāng)前更高質(zhì)量的BNC型連接器提供了接近4GHz的最大可用帶寬功能。
之后,某些廠家提出了普通BNC型探頭接口設(shè)計(jì)變通方案,在使用BNC連接器的同時(shí),額外提供了一個(gè)模擬編碼的標(biāo)度系數(shù)檢測針腳,作為機(jī)械和電子接口設(shè)計(jì)的一部分,使得兼容的示波器能夠自動(dòng)檢測和改變示波器顯示的垂直衰減范圍。
示波器探頭
示波器探頭的常見分類
第一類、無源電壓探頭
無源探頭由導(dǎo)線和連接器制成,在需要補(bǔ)償或衰減時(shí),還包括電阻器和電容器。探頭中沒有有源器件(晶體管或放大器),因此不需為探頭供電。無源探頭一般是最堅(jiān)固、最經(jīng)濟(jì)的探頭,它們不僅使用簡便,而且使用廣泛。
第二類、高阻無源電壓探頭
從實(shí)際需要出發(fā),使用最多的是電壓探頭,其中高阻無源電壓探頭占最大部分。無源電壓探頭為不同電壓范圍提供了各種衰減系數(shù)1×,10×和100×。在這些無源探頭中,10×無源電壓探頭是最常用的探頭。對(duì)信號(hào)幅度是1V峰峰值或更低的應(yīng)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(hào)混合(幾十毫伏到幾十伏)的應(yīng)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(zhì)上是一個(gè)產(chǎn)品中的兩個(gè)不同探頭,不僅其衰減系數(shù)不同,而且其帶寬、上升時(shí)間和阻抗(R和C)特點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)10×探頭實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)性能。
第三類、低阻無源電壓探頭
大多數(shù)高阻無源探頭的帶寬范圍在小于100MHz到500MHz或更高的帶寬之間。而低阻無源電壓探頭(又稱為50 歐姆探頭、Zo探頭、分壓器探頭)的頻率特性很好,采用匹配同軸電纜的探頭,帶寬可達(dá)10GHz和100皮秒或更快的上升時(shí)間。這種探頭是為用于50歐姆環(huán)境中設(shè)計(jì)的,這些環(huán)境一般是高速設(shè)備檢定、微波通信和時(shí)域反射計(jì)(TDR)。
第四類、無源高壓探頭
“高壓”是相對(duì)的概念。從探頭角度看,我們可以把高壓定義為超過典型的通用10×無源探頭可以安全處理的電壓的任何電壓。高壓探頭要求具有良好的絕緣強(qiáng)度,保證使用者和示波器的安全。
第五類、有源電壓探頭
有源探頭包含或依賴有源器件,如晶體管。最常見的情況下,有源設(shè)備是一種場效應(yīng)晶體管(FET),它提供了非常低的輸入電容,低電容會(huì)在更寬的頻段上導(dǎo)致高輸入阻抗。
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