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形形色色的示波器探頭

發(fā)布時(shí)間:2012/6/27 19:10:09 訪問次數(shù):594

    示波器的WFF7N60探頭多種多樣,各有特點(diǎn)。根據(jù)探頭的器件和結(jié)構(gòu),可以分為無源探頭和有源探頭;根據(jù)探頭的測(cè)量類型,可以分為電壓探頭和電流探頭。
    無源電壓探頭是示波器日常使用得最多的探頭類型,所謂無源探頭,即探頭內(nèi)部電路不需要電源供給。通常,無源電壓探頭內(nèi)部是由電阻和電容元件構(gòu)成。無源電壓探頭內(nèi)部線路非常簡(jiǎn)單,就是由幾個(gè)電容、電阻和同軸傳輸電纜構(gòu)成,其中一個(gè)可變電容是用來校準(zhǔn)補(bǔ)償探頭的。無源探頭的帶寬一般可以做到最高600MHz的水平,隨著貼片元件和多層線路板應(yīng)用的普及,現(xiàn)在很多小廠都能輕松地低成本制造150MHz帶寬的無源電壓探頭,但超過300MHz帶寬的高品質(zhì)無源電壓探頭的制造技術(shù)和成本然比較高。這類傳統(tǒng)構(gòu)的無源電壓探頭使用方便,經(jīng)久耐用,校準(zhǔn)簡(jiǎn)單,同時(shí)具有寬動(dòng)態(tài)范圍(支持大電壓范圍的輸入)和高輸入阻抗(非1:1型探頭),廣泛應(yīng)用在頻率不很高的簡(jiǎn)單波形測(cè)量、TV、中低速數(shù)字信號(hào)等領(lǐng)域。超過80%的基礎(chǔ)測(cè)量都使用無源電壓探頭,無源電壓探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)相對(duì)低廉,所以入門級(jí)示波器標(biāo)配的探頭通常都是這類探頭。
    無源電壓探頭對(duì)信號(hào)沒有放大作用,只有衰減能力。常見的1:10的探頭即將信號(hào)衰減到1門0。對(duì)常規(guī)電壓幅度的信號(hào)進(jìn)行衰減主要是為了獲得較高的輸入阻抗和較寬的頻率響應(yīng),市場(chǎng)上常見的無源電壓探頭有1:1/1:10切換型探頭和1:10固定型探頭。切換型探頭具備兩種衰減量,可選應(yīng)用范圍比較廣,適合初級(jí)應(yīng)用。切換型探頭在不同衰減擋上的帶寬是不一樣的,通常只有在11 0的擋位上才能達(dá)到探頭標(biāo)稱的最大帶寬,在1:1的擋位上只能達(dá)到6MHz左右的帶寬水平。固定型探頭性能容易保證,比較適合專業(yè)場(chǎng)合使用。
    此外,還有用于高壓測(cè)量的探頭,一般示波器輸入端可以耐受300—400V(不同的機(jī)型耐壓值不同,在示波器輸入口有警告標(biāo)志1峰值電壓,所以一般測(cè)試比較高的電壓需要使用高壓探頭,見圖8。
    高壓探頭的衰減量比較大,常見的有1:100和1:1000.除了衰減量大外,探頭手柄都經(jīng)過高絕緣性設(shè)計(jì),以保證操作人員和儀器設(shè)備的安全,例如,常見的1100高壓探頭基本都具有耐壓2000V的水平。
    電阻分壓式探頭是一種比較特殊的無源探頭,通過電阻分壓器使探頭具有低容性負(fù)載和高帶寬(可以做到1GHz以上)特性,可以用來測(cè)量高帶寬信號(hào),比使用有源探頭的價(jià)格便宜得多,但其缺點(diǎn)是電阻分壓式探頭輸入阻抗很低,負(fù)載效應(yīng)比較明顯。
    有源電壓探頭內(nèi)部有FEl-場(chǎng)效應(yīng)管電路,需要額外的電力供應(yīng)。有源電壓探頭憑借FET場(chǎng)效應(yīng)管的特性,輸入電容很低,探頭帶寬容易做得高,一般有源探頭可以做到4GHz左右。
    同時(shí),由于輸入電容小,所以在很高頻率的電路測(cè)試中保持較高的輸入阻抗,有利于高帶寬時(shí)的精確測(cè)量。有源電壓探頭的缺點(diǎn)主要是價(jià)格昂貴,一套名牌高帶寬有源電壓探頭的價(jià)格完全可以買幾臺(tái)國(guó)貨100MHz數(shù)字示波器了(圖9中的Agilentll 58A有源電壓探頭的公開參考報(bào)價(jià)超過6000美元)。另外,有源電壓探頭的輸入動(dòng)態(tài)范圍小,輸入電壓過高極易損壞探頭電路。
    差分探頭是一種具有正、負(fù)兩個(gè)輸入的有源電壓探頭。圖10示出了妾捷倫1159A差分有源電壓探頭。
    前面提到的無源、有源電壓探頭都屬于單端探頭,是測(cè)量信號(hào)對(duì)“地”參考電壓,而差分探頭是測(cè)量?jī)陕沸盘?hào)的相對(duì)電壓差,比較多地用在DRAM、AGP、蜂窩電話設(shè)備、磁盤信號(hào)等高端專業(yè)場(chǎng)合。差分探頭的優(yōu)勢(shì)是可以觀察存在直流偏置或者其他共模信號(hào)時(shí)的小信號(hào),具有很高的CMRR(共模抑制比),缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,操作也不太方便。
    電流探頭是一種測(cè)量電流波形的探頭,它通過檢測(cè)電流,并將其轉(zhuǎn)換成示波器可以顯示的電壓信號(hào)。電流探頭又分為無源的交流電流探頭和有源的交流/直流電流探頭。交流電流探頭通過一個(gè)互感器工作,交流/直流電流探頭通過霍爾器件來檢測(cè)直流和低頻交流。很多現(xiàn)代交流探頭都采用類似鉗表的設(shè)計(jì),用戶測(cè)量時(shí)不需斷開電路。電流探頭廣泛應(yīng)用在工業(yè)、汽車和電流領(lǐng)域。
    此外,還有邏輯探頭、光電探頭、溫度探頭等專用探頭,在此就不再詳述。
    示波器的WFF7N60探頭多種多樣,各有特點(diǎn)。根據(jù)探頭的器件和結(jié)構(gòu),可以分為無源探頭和有源探頭;根據(jù)探頭的測(cè)量類型,可以分為電壓探頭和電流探頭。
    無源電壓探頭是示波器日常使用得最多的探頭類型,所謂無源探頭,即探頭內(nèi)部電路不需要電源供給。通常,無源電壓探頭內(nèi)部是由電阻和電容元件構(gòu)成。無源電壓探頭內(nèi)部線路非常簡(jiǎn)單,就是由幾個(gè)電容、電阻和同軸傳輸電纜構(gòu)成,其中一個(gè)可變電容是用來校準(zhǔn)補(bǔ)償探頭的。無源探頭的帶寬一般可以做到最高600MHz的水平,隨著貼片元件和多層線路板應(yīng)用的普及,現(xiàn)在很多小廠都能輕松地低成本制造150MHz帶寬的無源電壓探頭,但超過300MHz帶寬的高品質(zhì)無源電壓探頭的制造技術(shù)和成本然比較高。這類傳統(tǒng)構(gòu)的無源電壓探頭使用方便,經(jīng)久耐用,校準(zhǔn)簡(jiǎn)單,同時(shí)具有寬動(dòng)態(tài)范圍(支持大電壓范圍的輸入)和高輸入阻抗(非1:1型探頭),廣泛應(yīng)用在頻率不很高的簡(jiǎn)單波形測(cè)量、TV、中低速數(shù)字信號(hào)等領(lǐng)域。超過80%的基礎(chǔ)測(cè)量都使用無源電壓探頭,無源電壓探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)相對(duì)低廉,所以入門級(jí)示波器標(biāo)配的探頭通常都是這類探頭。
    無源電壓探頭對(duì)信號(hào)沒有放大作用,只有衰減能力。常見的1:10的探頭即將信號(hào)衰減到1門0。對(duì)常規(guī)電壓幅度的信號(hào)進(jìn)行衰減主要是為了獲得較高的輸入阻抗和較寬的頻率響應(yīng),市場(chǎng)上常見的無源電壓探頭有1:1/1:10切換型探頭和1:10固定型探頭。切換型探頭具備兩種衰減量,可選應(yīng)用范圍比較廣,適合初級(jí)應(yīng)用。切換型探頭在不同衰減擋上的帶寬是不一樣的,通常只有在11 0的擋位上才能達(dá)到探頭標(biāo)稱的最大帶寬,在1:1的擋位上只能達(dá)到6MHz左右的帶寬水平。固定型探頭性能容易保證,比較適合專業(yè)場(chǎng)合使用。
    此外,還有用于高壓測(cè)量的探頭,一般示波器輸入端可以耐受300—400V(不同的機(jī)型耐壓值不同,在示波器輸入口有警告標(biāo)志1峰值電壓,所以一般測(cè)試比較高的電壓需要使用高壓探頭,見圖8。
    高壓探頭的衰減量比較大,常見的有1:100和1:1000.除了衰減量大外,探頭手柄都經(jīng)過高絕緣性設(shè)計(jì),以保證操作人員和儀器設(shè)備的安全,例如,常見的1100高壓探頭基本都具有耐壓2000V的水平。
    電阻分壓式探頭是一種比較特殊的無源探頭,通過電阻分壓器使探頭具有低容性負(fù)載和高帶寬(可以做到1GHz以上)特性,可以用來測(cè)量高帶寬信號(hào),比使用有源探頭的價(jià)格便宜得多,但其缺點(diǎn)是電阻分壓式探頭輸入阻抗很低,負(fù)載效應(yīng)比較明顯。
    有源電壓探頭內(nèi)部有FEl-場(chǎng)效應(yīng)管電路,需要額外的電力供應(yīng)。有源電壓探頭憑借FET場(chǎng)效應(yīng)管的特性,輸入電容很低,探頭帶寬容易做得高,一般有源探頭可以做到4GHz左右。
    同時(shí),由于輸入電容小,所以在很高頻率的電路測(cè)試中保持較高的輸入阻抗,有利于高帶寬時(shí)的精確測(cè)量。有源電壓探頭的缺點(diǎn)主要是價(jià)格昂貴,一套名牌高帶寬有源電壓探頭的價(jià)格完全可以買幾臺(tái)國(guó)貨100MHz數(shù)字示波器了(圖9中的Agilentll 58A有源電壓探頭的公開參考報(bào)價(jià)超過6000美元)。另外,有源電壓探頭的輸入動(dòng)態(tài)范圍小,輸入電壓過高極易損壞探頭電路。
    差分探頭是一種具有正、負(fù)兩個(gè)輸入的有源電壓探頭。圖10示出了妾捷倫1159A差分有源電壓探頭。
    前面提到的無源、有源電壓探頭都屬于單端探頭,是測(cè)量信號(hào)對(duì)“地”參考電壓,而差分探頭是測(cè)量?jī)陕沸盘?hào)的相對(duì)電壓差,比較多地用在DRAM、AGP、蜂窩電話設(shè)備、磁盤信號(hào)等高端專業(yè)場(chǎng)合。差分探頭的優(yōu)勢(shì)是可以觀察存在直流偏置或者其他共模信號(hào)時(shí)的小信號(hào),具有很高的CMRR(共模抑制比),缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,操作也不太方便。
    電流探頭是一種測(cè)量電流波形的探頭,它通過檢測(cè)電流,并將其轉(zhuǎn)換成示波器可以顯示的電壓信號(hào)。電流探頭又分為無源的交流電流探頭和有源的交流/直流電流探頭。交流電流探頭通過一個(gè)互感器工作,交流/直流電流探頭通過霍爾器件來檢測(cè)直流和低頻交流。很多現(xiàn)代交流探頭都采用類似鉗表的設(shè)計(jì),用戶測(cè)量時(shí)不需斷開電路。電流探頭廣泛應(yīng)用在工業(yè)、汽車和電流領(lǐng)域。
    此外,還有邏輯探頭、光電探頭、溫度探頭等專用探頭,在此就不再詳述。
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