PDF《探头 ABC》

也可能会非常复杂, 如使用有源 差分探头. 完全可以这样讲, 示波器探头是把信号源连接到示波器 输入上的某类设备或网络.如图1.1 所示, 探头在测量 图中指定为没有定义的设备. 图1.1. 探头是在示波器和测试点之间进行物理连接和电连接 的设备. 被测 电路 探头 示波器 测试点 www.tektronix.com.cn/accessories

5 探头 ABC 图1.2. 大多数探头由探头头部、探头电缆和补偿设备或其它 信号调节网络组成. 被测 电路 探头 补偿设备 探头头部 测试点 探头 电缆 示波器 不管探头实际上是什么, 它必须在信号源和示波器输入 之间提供足够方便优质的连接(图1.2).连接的充分程 度有三个关键的问题:物理连接、 对电路的影响和信号 传输. 为使用示波器测量, 必须先能够在物理上把探头连接到 测试点. 为实现这一点, 大多数探头至少一两米长的相 关电缆,如图1.2 所示. 这一探头电缆使示波器能够保 持在手推车或工作台的固定位置上, 同时探头在被测电 路的测试点之间移动.但这在一定程度上影响了方便 性.探头电缆降低了探头带宽;

电缆越长,下降的幅度 越大. 除电缆长度外, 大多数探头还有一个探头头部或带探针 的把手.探头头部可以保持探头,用户则可以移动探 针, 与测试点接触. 通常这一探针采用弹簧支撑的挂钩 形式,可以把探头实际连接到测试点上. 在物理上把探头连接到测试点还在探针和示波器输入之 间建立了一个电连接.为获得可用的测量结果,把探头 连接到电路上必须最大限度地降低电路操作的方式, 探 针上的信号必须通过探头头部和电缆, 以足够的保真度 传送到示波器的输入. 这三个问题(物理连接、 对电路的影响最小和足够的信号 保真度)涵盖了正确选择探头时要考虑的最主要因素. 由 于探头影响和信号保真度是比较复杂的问题, 本文章用 了很大篇幅解释这些问题.但是,千万不要忽略物理连 接问题.如果很难把探头连接到测试点上,探测方法通 常会降低保真度. 理想的探头 在理想情况下,理想的探头将提供下述主要特点: 连接容易、方便 绝对信号保真度 零信号源负载 能够完全抗干扰 连接容易和方便 前面提到, 建立到测试点的物理连接是探测的关键要求 之一.在理想的探头中,还应能够容易、方便地进行物 理连接. 对微型电路,如高密度表面封装技术(SMT),通过微型 探头头部及为SMT设备设计的各种探针适配器, 来提高 连接的容易性和方便性.

6 www.tektronix.com.cn/accessories 这种探测系统如图 1.3a 所示.但是,这些探头在工业 电力电路等应用中实际使用时太小了, 在这些工业电力 电路应用中,通常使用高压线和大号线.在电力应用 中,要求使用具有更高安全余量、在物理上更大的探 头.图1.3b和1.3c 说明了这种探头实例,其中图1.3b 是高压探头,图1.3c 是夹子式电流探头. 从这些物理实例中, 可以明显看出, 并没有一种理想的 探头规格或配置可以适用于所有应用. 正因如此, 业内 已经设计出各种探头规格和配置, 以满足各种应用的物 理连接要求. 绝对信号保真度 理想的探头应以绝对的信号保真度, 把任何信号从探针 传送到示波器输入上. 换句话说, 探针上发生的信号应 真实地复现在示波器输入端. 为实现绝对保真度. 从探针到示波器输入的探头电路必 须拥有零衰减、 无穷大的带宽及在所有频率中实现线性 相位. 这些理想要求在实践中不仅是不可能实现的, 也 是不可行的. 例如, 在处理音频频率信号时,没有人会 需要带宽无穷大的探头或示波器.在500 MHz 就能涵 盖大多数高速数字、 电视和其它典型示波器应用时, 也 不需要无穷大的带宽. 但是, 在给定工作带宽范围内, 绝对信号保真度仍是广 大用户一直寻求的梦想. 零信号源负载 测试点后面的电路可以视作一种信号源模型. 连接到测 试点的任何外部设备, 如探头, 都会在测试点后面信号 源上表现为额外的负载. 在从电路 (信号源)吸收信号电流时, 外部设备作为负载 操作. 这一负载或吸收的信号电流会改变测试点后面的 电路, 进而改变测试点上看到的信号. 理想的探头导致 的信号源负载为零. 基础篇 图1.3c. 夹子式电流探头. 图1.3a, 1.3b, 和1.3c 为不同的应用技术和测量需求提供了 各种探头 图1.3a. 探测 SMT 设备. 图1.3b. 高压探头. www.tektronix.com.cn/accessories