北京海洋兴业科技有限公司www.oitek.com.cn中关村南大街48号九龙商务中心A座1002邮编:100081电话:(010)62178811/6775/6785传真:(010)62176619示波器探头摘要:本文的核心是示波器探头,主要介绍其结构,分类,主要技术指标以及在实际测试中对测量结果的影响,另外介绍了如何选用合适的示波器探头,以及使用示波器探头的注意事项.关键词:负载,带宽,阻抗匹配,示波器探头1概述示波器探头对测量结果的准确性以及正确性至关重要,它是连接被测电路与示波器输入端的电子部件.最简单的探头是连接被测电路与电子示波器输入端的一根导线,复杂的探头由阻容元件和有源器件组成.简单的探头没有采取屏蔽措施很容易受到外界电磁场的干扰,而且本身等效电容较大,造成被测电路的负载增加,使被测信号失真.1.1示波器探头的定义本质上,示波器探头是在测试点或信号源和示波器之间建立了一条物理和电子连接;实际上,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,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.连接的充分程度有三个关键的问题:物理连接,对电路操作的影响和信号传输.1.2示波器探头的发展过程在过去50年中,各种示波器探头接口设计一直在不断演进,以满足提高的仪器带宽速度和测量性能要求.在最早的年代,通常使用香蕉式插头和UHF型连接器.在20世纪60年代,普通BNC型连接器成为常用的探头接口类型,因为BNC体积更小,频率更高.目前,BNC探头接口仍用于测试和测量仪器设计,当前更高质量的BNC型连接器提供了接近4GHz的最大可用带宽功能.之后,某些厂家提出了普通BNC型探头接口设计变通方案,在使用BNC连接器的同时,额外提供了一个模拟编码的标度系数检测针脚,作为机械和电子接口设计的一部分,使得兼容的示波器能够自动检测和改变示波器显示的垂直衰减范围.1.3示波器探头的结构形式大多数探头由探头头部,探头电缆,补偿设备或其他信号调节网络和探头连接头组成.如图1所示.致力于电子测试,维护领域!北京海洋兴业科技有限公司www.oitek.com.cn中关村南大街48号九龙商务中心A座1002邮编:100081电话:(010)62178811/6775/6785传真:(010)62176619图1探头的结构形式为进行示波器测量,必须先能够在物理上把探头连接到测试点.为实现这一点,大多数探头至少有一两米长的相关电缆,如图1所示.但是探头电缆降低了探头带宽:电缆越长,下降的幅度越大.除了一两米长的电缆外,大多数探头还有一个探头头部或带探针的把手,探头头部可以固定探头,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.为了获得可用的测量结果,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.2示波器探头的主要分类和各类探头的特点市场上提供了数百种,甚至上千种不同的示波器探头.示波器酵返囊桓黾际踔?标是频率特性,按频率划分探头的种类有其方便之处,但是示波器探头的频率覆盖范围有限很难按无线电频率的LF,HF,VHF,UHF,RF等波段来划分.示波器探头是所有探头中的一种,最常使用的探头是电压电流探头,而探头通常是按测量对象进行分类的,具体分类如图2所示:图2:探头的分类致力于电子测试,维护领域!北京海洋兴业科技有限公司www.oitek.com.cn中关村南大街48号九龙商务中心A座1002邮编:100081电话:(010)62178811/6775/6785传真:(010)621766192.1无源电压探头无源探头无源探头由导线和连接器制成,在需要补偿或衰减时,还包括电阻器和电容器.2.1.1探头中没有有源器件(晶体管或放大器),因此不需为探头供电.无源探头一般是最坚固,最经济的探头,它们不仅使用简便,而且使用广泛.2.1.2高阻无源电压探头从实际需要出发,使用最多的是电压探头,其中高阻无源电压探头占最大部分.无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数1×,10×和100×.在这些无源探头中,10×无源电压探头是最常用的探头.对信号幅度是1V峰峰值或更低的应用,1×探头可能要比较适合,甚至是必不可少的.在低幅度和中等幅度信号混合(几十毫伏到几十伏)的应用中,可切换1×/10×探头要方便得多.但是,可切换1×/10×探头在本质上是一个产品中的两个不同探头,不仅其衰减系数不同,而且其带宽,上升时间和阻抗(R和C)特点也不同.因此,这些探头不能与示波器的输入完全匹配,不能提供标准10×探头实现的最优性能.2.1.3低阻无源电压探头大多数高栉拊刺酵返拇