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高阻抗无源探头

时间:2018-05-24
 
    示波器探头 用于将信号与示波器的输入相连。在进行这种连接时,面临两个重要问题,即对待测电路的加载必须处在可以接受的范围,信号必须以最小失真传输至示波器,只要利用供探头结构用的蔽电缆就能避免噪声干扰。

    高阻抗无源探头

    最简单的探头(实际上只是一短段屏蔽电缆)称之为“1:1探头”(图1)。探头一端用设计成与示波器输人处的屏蔽同轴连接器相配的连接器端接。另一端则是绝缘的探头主体,它具有与电缆内导体相连的金属尖顶探头和与电缆屏蔽相连的短接地引线。

  


    待测的信号用电压源Vs和源阻抗Zs模拟。探头加载的电阻性分量恰好是的示波器输入电阻,通常这不成问题。总容性负载是示波器输人电容(一般为7〜30pF)加上电缆电容。长lm的探头电缆大约具有50pF的电容。如此大的电容将严重影响许多电路的工作并衰减快瞬变信号。因此,这种探头结构很少使用。例如,若Zs是-个200欧姆电阻器而总负载电容为60pF,则相应的带宽被限制到13MHz。

      “十对一(10×1或10:1)探头"以信号幅度减小10倍的代价来降低待测电路上的电容性负載(图2)。装入探头尖顶的并联RC电路(R1和C1)与探头电缆电容和示波器输人电組及输人电容相结合,形成—个分压器。图3示出分压器电路的进一步理想化电路,选择R1 ==9R2将直流衰减因数设定在10,而选择C,=C2/9则使分压器在高频上匹配。换句话说,当R1C1=R2C2时,分压比不随频率变化。利用这类探头,待测电路上的总负载是示波器输人电阻与某个电容器并联的1〇倍,该电容器相当于电缆电容与示波器输人电容之和的1/10。与1:1探头相比,电容性加载大大降低,但为了弥补探头的信号衰减,垂直放大器的增益必须提高10倍,10:1高阻抗无源探头是最广泛使用的示波器探头类型.且已成为数十年来的流行结构。

        10:1探头上的其中一个电容器(C,或者c2)做成可调节形式。在利用10:1探 头之前,操作者应经常检査探头的频率补偿,亦即应保证R1C1=R2C2。通常,在示波器内装入一个具有适当幅度和频率、用于这一目的的方波脉冲发生器(即所谓的“校准器”)。探头和校准器输入相连,并显示对方波的响应。将电容器调节到既无过冲又无下冲的方波相应的设置上。输入电容对所有示波器输入不一定相同。在同一仪器的不同输入之间甚至可能有显著变化。因此,每当第一次与示波器输入相连时,必须检查探头补偿,因此它可能对不同的输入进行过调节。
  
      此外,还可提供50:1和100:1型式的高阻抗无源探头。这两种探头的主要优越性在于输入电容很小,相对应的测量带宽较宽,但它的衰减比要求增益很高的垂直放大器来观察几V或更小的常规信号幅度。
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