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示波器探头

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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。
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。


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。


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