圖 10 無源探頭和有源探頭對被測信號和測量結果的影響
具體測試結果如下:
1. 使用 1165A 600MHz 無源探頭,使用鱷魚嘴接地線。受探頭負載的影響,上升時間變?yōu)椋?.9ns;探頭通道顯示的波形存在振鈴,上升時間為:1.85ns。
2. 使用 1156A 1.5GHz 有源探頭,使用 5cm 接地線。受探頭負載的影響較小,上升時間仍為:1ns;探頭通道顯示的波形與原始信號一致,上升時間仍為:1ns。
單端有源探頭:
單端有源探頭結構如圖 11 所示,使用放大器實現(xiàn)阻抗變換的目的。單端有源探頭的輸入阻抗較高(一般達 100Kohm 以上),而輸入電容較小(一般小于 1pf),通過探頭放大器后連接到示波器,示波器必須使用 50ohm 輸入阻抗。有源探頭帶寬寬(現(xiàn)在可達 30GHz),而負載小,但是價格相對較高(一般每根探頭達到同樣帶寬示波器價格的 10%左右),動態(tài)范圍較小,比較脆弱,使用需小心。需要注意,因為超過探頭動態(tài)范圍的信號,不能正確測試,一般動態(tài)范圍 5V 左右。
圖 11 單端有源探頭結構
差分探頭:
差分探頭結構如圖 12 所示,使用差分放大器實現(xiàn)阻抗變換的目的。差分探頭的輸入阻抗較高(一般達 50Kohm 以上),而輸入電容較?。ㄒ话阈∮?1pf),通過差分探頭放大器后連接到示波器,示波器必須使用 50ohm 輸入阻抗。差分探頭帶寬非常寬(現(xiàn)在可達 30GHz),負載非常小,具有較高共模抑制比,但是價格相對較高(一般每根探頭達到同樣帶寬示波器價格的 10%左右),動態(tài)范圍也較小(這個需要注意,因為超過探頭動態(tài)范圍的信號,不能正確測試。一般動態(tài)范圍 3V 左右),比較脆弱,使用需小心。
差分探頭適合測試高速差分信號(測試時不用接地),適合放大器測試,電源測試,適合虛地測試等應用。
圖 12 差分探頭結構
電流探頭:
電流探頭也是有源探頭,利用霍爾傳感器和感應線圈實現(xiàn)直流和交流電流的測量。電流探頭把電流信號轉換成電壓信號,示波器采集電壓信號,再顯示成電流信號。電流探頭可以測試幾十毫安到幾百安培的電流,使用時需要引出電流線(電流探頭是把導線夾在中間進行測試的,不會影響被測電路)。
無源探頭與有源探頭對比
表 1 有源探頭和無源探頭對比