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示波器探頭詳解

示波器探頭正常分為無源探頭、有源探頭、電流探頭

一、無源探頭

無源探頭分為1×,10×,100×等多種規格,10×表示探頭會将信号衰減十倍,接入示波器後

需要示波器将相應的通道放大10倍。下圖1是一個10×無源探頭内部等效結構圖

示波器探頭詳解

無源探頭分為1×,10×,100×等多種規格,10×表示探頭會将信号衰減十倍,接入示波器後

需要示波器将相應的通道放大10倍。下圖19是一個10×無源探頭内部等效結構圖

示波器輸入接地電阻Rs為1M歐姆,10×探頭串聯一9M歐姆的電阻Rp,兩電阻分壓使輸入示波器的信号為被測信号幅度的1/10。

可以看到示波器有一輸入電容Cscope,探頭上有一與輸入9M歐姆電阻并聯的電容(令其為Cp),還有一并聯到地的可調電容Ccomp。為在很寬的頻率範圍内探頭的衰減為恒定值10,需要使(Ccomp+Cscope)/Cp=9,其中補償電容Ccomp可調。

當将一個新買的探頭接入示波器時,需要調整補償電容Ccomp的值,使關系式(Ccomp+Cscope)/Cp=9成立。圖19的第二行是不同補償電容值的結果,欠補償時(Ccomp+Cscope)/Cp>9,被測信号的高頻分量被衰減的值大于10倍,而示波器内部仍然隻有10倍放大,導緻示波器對高頻分量的衰減大于對低頻分量的衰減。過補償原理一樣。第三幅圖是最佳補償結果。

100×探頭類似于10×探頭,1×探頭相當于直連線,将信号直接輸入給示波器。衰減大的探頭能測量更高的電壓,衰減小的探頭适合測量小電壓。1×探頭輸入阻抗低(1M),且輸入電容大,是以帶寬小。我司用得最多的是10×探頭。

二、有源探頭

無源探頭内部隻有一些電阻,電容等無源元件。有源探頭内部含有放大器,放大器需要電源才能工作,是以成為有源探頭。圖20是有源探頭結構圖,探頭裡面的放大器既能保證輸入阻抗足夠大,輸出能力又很強,可以直接驅動50歐姆。且放大器的輸入電容可以做的非常低,小于1pf,是以有源探頭的帶寬可以做到數G。

有源探頭的缺點是其耐壓能力僅為數十伏,而無源探頭可以輸入300V RMS的高壓。在使用有源探頭時因特别小心,保護探頭不能過載。

示波器探頭詳解

三、電流探頭

電流探頭實質是一個電流電壓傳感器,因為示波器隻能測量電壓,需要探頭将電流轉換為電壓。

圖3是電流探頭的内部框圖。測量DC到數十K的低頻範圍内,使用霍爾效用,測量數十K以上的高頻

電流使用變壓器。

示波器探頭詳解

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