如何正确地选择示波器探头

在电子测量中,常常要用到示波器对被测信号进行测量,被测信号是由示波器的探头引入到示波器的测量电路中的,探头性能对测量结果影响很大,尤其是对频率特性的影响尤为明显。在许多实验室和维修车间,探头的特性和性能却常常被人们忽视。笔者在带领学员进行低频电路实验和高频电路实验时发现学员对探头应用方面的知识了解甚少,甚至不知道探头的质量对频率特性(尤其是高频电路的频率特性)影响较大。因此有必要对这方面的知识进行介绍,以便于使用者根据自己的需要合理地选用示波器探头。

    1探头类型

    1.1通用无源探头

    衰减无源电压探头是最常用的探头。它提供了一种方便的、并且非常坚固耐用且价格并不昂贵并从被测装置获取信号的方法。

    1.2有源探头

    有源的输入阻抗高,但带宽达不到1GHz。探头的带宽是固定的,而有源探头的带宽可以扩展覆盖,这是有源探头的优势。有源探头的不利条件是成本高、尺寸大,输入电压和功率有一定的限制,在其前端处有放大电路。现在有的新型示波器,装设有独立的前端放大器。随着探头衰减比较不同,输入电压有所变化。典型的是在1∶1和10∶1上输入电压为10V或更低。尽管如此,最大的无破坏输入电压可达150V~200V。

    1.3高压无源探头

    从Tektronix可以得到几种高压探头,提供100X或1000X有补偿的分压器。因为高压应用要求较大的衰减倍数,在输入电容方面降低约3pF是可以达到的。

    1.4电流探头

    电流探头提供测量通过电路电流的方法。有两种型式的电流探头:传统的只测AC电流的探头和“霍尔效应”型探头。只能测AC的电流探头使用互感器把电流磁场变换为AC信号并且频率响应从几百Hz～GHz。霍尔效应电流探头用半导体提供从DC～50MHz的频率响应。由于它的“不接触(non-invasive)”性质,电流探头比其他探头有较小的负载作用。

    1.550Ω分压器探头(Zo)

    50Ω分压器探头提供最低的输入电容(对高频信号一般    1.6差分探头

    常规10X探头一般精度为±1%并给出2%的差分测量精度。用这个10X探头,示波器和探头匹配的共模抑制比不会优于50∶1。Tektronix示波器插件可以提供高共模抑制比(10000∶1,1A33)。一个匹配的差分探头对(P6135A)允许用户调节探头的衰减以便与各种Tektronix插件兼容。这个衰减调节包括探头补偿以使探头在高频和低频一致。

    2探头的选择及使用

    正确的探头选择会扩展和增强仪器的性能,而错误的探头选择往往会降低你的系统性能。对探头特性的深思熟虑会帮助保证你的仪器性能满足你的应用要求。