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是德科技为您的测量任务选择最佳的无源和有源示波器探头应用指南

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标签: 无源示波器有源示波器探头

要进行可靠的示波器测量, 首先是为您的应用选择恰当的探头。 虽然有许多不同类型的示波器探头可供选择,但它们基本上可以分为两大类:无源探头和有源探头。无源探头不需要外接示波器电源。有源探头需要外接示波器电源为探头中的有源器件(例如晶体管和放大器)供电,并提供比无源探头更高的带宽性能。每一大类都包括许多不同类型的探头,每种探头都有其最适合的用途。

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是德科技 为您的测量任务选择最佳的 无源和有源示波器探头 应用指南 序言 无源电压探头是当今最常用的示波器探头 要进行可靠的示波器测量,首先是为您的应用选择恰当的探头虽然有许多不同类型的示波器探头可供选择, 但它们基本上可以分为两大类:无源探头和有源探头无源探头不需要外接示波器电源有源探头需要外接 示波器电源为探头中的有源器件例如晶体管和放大器供电,并提供比无源探头更高的带宽性能每一大 类都包括许多不同类型的探头,每种探头都有其最适合的用途 无源探头 无源电压探头是目前最常用的示波器探头类型它可以再分为两大类型:高阻抗输入探头和低阻抗电阻分压 器探头具有 101 分压比的高阻抗输入无源探头可能是目前最常用的探头目前大部分中低档示波器在装运 时都附带该探头探针电阻通常为 9 M,当探头与示波器的 1 M 输入端相连时,探针与示波器输入端的 分压比或衰减比为 101观察到的探针处的净输入电阻为 10 M因此,示波器输入端电压是探针电压 的十分之一,两者的关系可用下面的公式表示:V 示波器 V 探头 1 M 9 M 1 M 03 是德科技 为您的测量任务选择最佳的无源和有源示波器......

是德科技 为您的测量任务选择最佳的 无源和有源示波器探头 应用指南 序言 无源电压探头是当今最常用的示波器探头 要进行可靠的示波器测量,首先是为您的应用选择恰当的探头。虽然有许多不同类型的示波器探头可供选择, 但它们基本上可以分为两大类:无源探头和有源探头。无源探头不需要外接示波器电源。有源探头需要外接 示波器电源为探头中的有源器件(例如晶体管和放大器)供电,并提供比无源探头更高的带宽性能。每一大 类都包括许多不同类型的探头,每种探头都有其最适合的用途。 无源探头 无源电压探头是目前最常用的示波器探头类型。它可以再分为两大类型:高阻抗输入探头和低阻抗电阻分压 器探头。具有 10:1 分压比的高阻抗输入无源探头可能是目前最常用的探头。目前大部分中低档示波器在装运 时都附带该探头。探针电阻通常为 9 MΩ,当探头与示波器的 1 MΩ 输入端相连时,探针与示波器输入端的 分压比(或衰减比)为 10:1。观察到的探针处的净输入电阻为 10 MΩ。因此,示波器输入端电压是探针电压 的十分之一,两者的关系可用下面的公式表示:V 示波器 = V 探头 * (1 MΩ/ (9 MΩ + 1 MΩ)) 03 | 是德科技 | 为您的测量任务选择最佳的无源和有源示波器探头 — 应用指南 无源探头 与有源探头相比,无源探头更耐用,也 更便宜。它们具有非常宽的动态范围(典 型 10:1 探头的动态范围 >300 V)和高输 入阻抗,可与示波器的输入阻抗相匹配。 然而,高阻抗输入探头与有源探头或低 阻抗(Z0)电阻器分压无源探头相比, 会产生较大的电容负载,并具有较窄的 带宽。 低 阻 抗 电 阻 器 分 压 探 头 具 有 450 Ω 或 950 Ω 输入电阻,与示波器的 50 Ω 输 入形成 10:1 或 20:1 的衰减比。输入电阻 器之后是 50 Ω 电缆,使用示波器的 50 Ω 输入作为负载端接。切记,示波器必 须具有 50 Ω 输入,才能使用此类探头。 这种探头的主要优势包括,电容负载小, 带宽非常高――在几 GHz 的范围内―― 有助于进行高精度计时测量。此外,与 类似带宽范围的有源探头相比,此探头 的成本比有源探头低。您可以在以下应 用中使用这种探头:探测电子电路逻辑 (ECL)电路、微波器件或 50 Ω 传输线路。 唯一美中不足的是,这种探头有较大的 电阻负载,可能影响信号的测量幅度。 电缆 示波器输入 示波器 9 M 可调补偿 电容器 1 M 输入电容 图 2. 高阻抗无源探头提供结实耐用、价格较低的通用探测与故障诊断解决方案。 探针 50 电缆 示波器输入 1 M 50 450 950 图 3. 低阻抗电阻器分压探头具有低电容负载和宽带宽。 04 | 是德科技 | 为您的测量任务选择最佳的无源和有源示波器探头 — 应用指南 有源探头 如果您的示波器带宽超过 500 MHz,可 能或应该使用有源探头。虽然价格较高, 但是当您需要高带宽性能时,有源探头 还是您的最佳选择。有源探头比无源探 头价格较高,并且其输入电压有限,但 是由于它们的电容负载显著降低,因而 能使您更深入地观察快速信号。 顾名思义,有源探头需要有探头电源。 许多先进的有源探头使用智能探头接口, 该接口可提供电力,以及充当兼容探头 与示波器之间的通信链路。通常,探头 接口能够识别连接的探头类型,并且按 正确设置输入阻抗、衰减率、探头功率 和偏置范围。 通常情况下,您会选择使用单端有源探 头测量单端信号(以接地为参考的电压), 使用差分有源探头测量差分信号(正电 压与负电压之比)。差分探头中的信号 连接之间的有效接地面比大部分单端探 头中的接地连接更理想。这个接地面将 探针接地有效地连接到被测件(DUT)接 地,连接阻抗非常小。因此在测量单端 信号时,差分探头可以获得比单端探头 更 精 确 的 测 量 结 果。Keysight InfiniiMax 1130A 系列探测系统使用专为手动点测、 插座式连接或焊入式连接优化的可互换 探头,只需通过一个探头放大器便可进 图 4. 许多先进的有源探头使用智能探头接口,该接口可提供电力,以及充当兼容探头与示波器之间的 通信链路。 行差分或单端探测。 图 5.InfiniiMax 探测系统提供多种单端和差分探头附件,可构成经济高效的单端和差分探测解决方案。 05 | 是德科技 | 为您的测量任务选择最佳的无源和有源示波器探头 — 应用指南 带宽考虑 更高带宽是有源探头相对于无源探头的 一个明显优势。探头用户经常忽视的一 个问题是连接到目标的效应,称为“连 V In 接带宽”。尽管特殊的有源探头可能具 有非常出色的带宽技术指标,但是一般 公布的性能都是在理想探测条件下实现 的。在实际的探测条件下(可能需要使 用探测附件连接探针),有源探头的性 能可能要远远逊色于公布的性能。有源 探测系统的实际性能主要是由“连接” 系统决定。图 5 中,在 VAtn 点左侧的寄 生元器件是确定实际有源探测系统在高 频应用中的性能的驱动因素。 例如,Keysight N2796A 2 GHz 单端有源 探头通过探针和 2 厘米长的偏置接地, 提供 2 GHz 带宽。使用这种最佳设置, 您可以获得 2 GHz 探头带宽。如果拆除 探针和接地连接,改用 10 厘米双引线适 配器,则探头带宽下降到 1 GHz。再将其 他夹具连接到双引线适配器,则探头带 宽进一步下降到 500 MHz。由此可见, 此处的诀窍在于更短的输入引线提高了 探头性能。 长度影响带宽 长度不影响带宽 Ls/4 Ls/2 Ls/4 C Amp/4 4R/S V Atn/5 1 50 Zo = 50 V In Cc/2 Cc/2 V Atn R/5 C Amp Lg/4 Lg/2 Lg/4 50 V Out V Out-V Atn/10 图 6. 在 VAtn 点左侧的寄生元器件是确定实际有源探测系统在高频应用中的性能的驱动因素。 使用更短引线时,带宽更好,达到 1 GHz 使用短引线时,带宽良好,达到 500 MHz 使用最短引线时,带宽最好,达到 2 GHz 图 7. 使用的引线越短,您将实现的探头带宽就越高。
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