示波器探頭工作原理介紹
2013-04-25
示波器探頭帶寬
和示波器一們，示波器探頭也具有其允許的有限帶寬。如果我們使用一臺100MHz的示波器和一個100MHz的探頭，那么它們組合起來的響應就小于100MHz，探頭的電容和示波器的輸入電容相加，這就減小了系統的帶寬，加大了顯示的上升時間tr見第一章1.3節上升時間。
使用1.3節的公式
tr(ns)=350/BW(MHz)
如果示波器和探頭各自均為100MHz帶寬，其上升時間均為tr=3.5ns 。則有效系統上升時間就由下式給出：
trsystem=sqr(t2rscope+t2rprobe)
=sqr(3.52+3.52)ns
=sqr(24.5)2ns
=4.95ns
根據4.95ns的系統上升時間求得，系統帶寬為350/4.95MHz=70.7MHz。
Fluke公司給所有示波器配備的探頭都能使示波器保證在探頭尖端獲得規定的示波器帶寬，從上述的計算可以看出，視覺要求探頭本射的帶寬要比示波器的帶寬寬得多。
示波器探頭負載效應
當我們進行測量時，我們常常以為測得的電壓和電路中未連入示波器時是完全一樣的。
實際上，每個示波器探頭都有其輸入阻抗，輸入阻抗包含了電阻、電容和電感分量。由于探頭引入的額外負載，所以連入探頭后就會影響被測電路我以當我們分析測量結果時必須考慮探頭的特性以及測試電路的阻抗。
有些示波器探頭里沒有串聯的電阻，這類探頭主要就由一段電纜和一個測試頭構成，因此，在其工作頻率范圍或有用帶寬之內，探頭對信號沒有衰減作用。這類探頭稱為1：1或X1探頭。由于這類探頭在測試點處將其自身的電容(包括電纜的電容)與示波器的輸入阻抗連在了一起，所以這種探頭具有負載效應。
示波器探頭的等效電路
當信號頻率嗇時，探頭的容性負載效應京戲得更加顯著。由于電纜的類型和長度的不同以及探頭本身構造等原因，1：1探頭的輸入電容通?？梢詮拇蠹s35pF到100pF以上，這等于給被測電路施加了一個低阻抗菌素負載，具有47pF輸入電容1：1探頭在20MHz之下的電抗僅為169W，這就使得這個探頭在此頻率無法使用。
衰減式探頭減小了負載效應
我們可以在探頭中增加一個和示波器輸入阻抗相串聯的阻抗，用這種辦法就可以減小探頭的負載效應。然而，這就意味著輸入電壓不能完全加到示波器的輸入端，因為我們現在已經引入了一個分壓器。
給出了一處簡化的探頭等效電路，Rp和Rs構成了一個10：1的分壓器，Rs為示波器的輸入阻抗。調節補償電容C補償使得探頭和示波器械相匹配，視覺保證了在探頭的尖端獲得正確的頻率響應曲線，宋一來就使得這種探頭的頻率響應比1：1探頭頻率響應要寬得多。
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