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探头分类有哪几种?如何选择合适的探头?

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探头分类有哪几种?
如何实现探头的最佳匹配?
如何选择合适的探头?
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2021-5-10 06:40:03   评论 分享淘帖 邀请回答
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  探头是观测信号的第一个环节,主要作用是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,进行测量分析。可是你知道如何实现探头的最佳匹配吗?
  1.探头分类
  探头通常按测量对象进行分类,分类如图1所示。其中,高阻无源探头、高压差分探头和电流探头是我们最为熟悉的,接下来做一个简要的介绍。
  
  图1 探头分类
  1.11.1 高阻无源探头
  从实际需求来说,带补偿的高阻无源电压探头使用比例最大,可以满足大多数的低速数字信号、电源和其它的一些典型的示波器使用。下表为常见高阻无源探头具体参数:
  
  表1常见高阻无源探头规格参数
  此类探头具备较高的输入电阻(一般1MΩ以上),可调的补偿电容,当首次接上示波器时,一般需要以调节棒调整电容值,以匹配示波器输入电容,消除低频或高频增益。图2为过补偿波形,图3为正常波形,图4为欠补偿波形。
  
  图2过补偿的波形
  
  图3正常波形
  
  图4欠补偿波形
  1.21.2 高压差分探头
  首先介绍下差分的概念:差分信号是互相参考,而非参考接地的信号。高压差分探头实质上是由两个对称的电压探头组成,分别对地有良好绝缘和较高阻抗,可以在更宽的频率范围内提供很高的共模抑制比,可将任意间的两点浮接信号,转换成对地的信号,主要用于开关电源等行业测试,原理图如图5所示。
  
  图5高压差分探头原理
  下表为常见高压差分探头具体参数:
  
  表2常见高压差分探头规格参数
  1.31.3 电流探头
  电流探头是利用霍尔传感器和感应线圈实现直流和交流电流的测量,其工作原理是把电流信号转换成电压信号,示波器采集电压信号,再显示成电流信号。
  
  图6电流探头图片
  电流探头优点是不用断开供电线就可以进行电流测量,典型应用场合是系统功率测量、功率因子测量、开关机冲击电流波形测量等。主要缺点在于其小电流的测量能力受限于示波器的底噪声,所以小电流测量能力有限。
  2.如何选择合适的探头?
  以上对一些常见的探头进行了简要的介绍,那么应该如何选取一款合适的探头呢?该关注探头的哪些参数呢?
  1.阻抗匹配:探头的输入阻抗要与所用示波器的输入阻抗匹配,以减小对被测电路的负载作用。对于低输入阻抗的示波器,应选择有源探头或50Ω输入阻抗的探头;对于高输入阻抗的示波器,应选择×10的探头。例如示波器的输入阻抗是1MΩ/10pF,探头输入阻抗最好是10MΩ/1pF,这样的探头既有10倍的信号衰减,对被测信号的负载小,又能与示波器输入阻抗匹配。
  2.带宽:探头的带宽要等于或大于示波器的带宽。若观察纯正弦信号,探头带宽等于被测信号频率的最高值即可;若观察非正弦信号,探头带宽应容纳被测信号的基波和最重要谐波分量。
  3.上升时间:为精确地测量脉冲的上升时间和下降时间,系统的上升时间(即示波器和探头上升时间之和)应比被测信号上升时间快3-5倍。
  3.总结
  为保证测试结果的准确性,要求探头对被测电路的影响最小,且保持最大的信号保真度传送至示波器。若探头以任何方式改变信号或被测电路运行方式,示波器会看到实际信号的失真结果,进而可能导致错误的测量结果,或者误导性的测量结果。只有与示波器和被测电路都匹配良好的探头才是您的最佳选择!
2021-5-10 10:10:51 评论

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