安泰維修如何實現示波器探頭的最佳匹配？
發布時間：2017-11-17
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如何實現示波器探頭的最佳匹配？
摘要：探頭是觀測信號的第一個環節，主要作用是承載信號傳輸的鏈路，將待測信號完整、可靠的傳輸至示波器，進行測量分析。可是你知道如何實現探頭的最佳匹配嗎？
1.探頭分類
探頭通常按測量對象進行分類，分類如圖1所示。其中，高阻無源探頭、高壓差分探頭和電流探頭是我們最為熟悉的，接下來做一個簡要的介紹。
1.1高阻無源探頭
從實際需求來說，帶補償的高阻無源電壓探頭使用比例最大，可以滿足大多數的低速數字信號、電源和其它的一些典型的示波器使用。
此類探頭具備較高的輸入電阻（一般1MΩ以上），可調的補償電容，當首次接上示波器時，一般需要以調節棒調整電容值，以匹配示波器輸入電容，消除低頻或高頻增益。圖2的左邊為欠補償波形，中間為正常波形，右邊為過補償波形。
圖2無源探頭補償
如ZDS2024PLUS標配ZP1025S高阻無源電壓探頭，具體參數如下表：
表1ZP1025S規格型號
1.2高壓差分探頭
首先介紹下差分的概念：差分信號是互相參考，而非參考接地的信號。高壓差分探頭實質上是由兩個對稱的電壓探頭組成，分別對地有良好絕緣和較高阻抗，可以在更寬的頻率范圍內提供很高的共模抑制比，可將任意間的兩點浮接信號，轉換成對地的信號，主要用于開關電源等行業測試，原理圖如圖3所示。
圖3高壓差分探頭原理
下表為常見高壓差分探頭具體參數：
表2常見高壓差分探頭規格參數
1.3電流探頭
電流探頭是利用霍爾傳感器和感應線圈實現直流和交流電流的測量，其工作原理是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。
電流探頭優點是不用斷開供電線就可以進行電流測量，典型應用場合是系統功率測量、功率因子測量、開關機沖擊電流波形測量等。主要缺點在于其小電流的測量能力受限于示波器的底噪聲，所以小電流測量能力有限。
2.如何選擇合適的探頭？
以上對一些常見的探頭進行了簡要的介紹，那么應該如何選取一款合適的探頭呢？該關注探頭的哪些參數呢？
2.1阻抗匹配：探頭的輸入阻抗要與所用示波器的輸入阻抗匹配，以減小對被測電路的負載作用。對于低輸入阻抗的示波器，應選擇有源探頭或50Ω輸入阻抗的探頭；對于高輸入阻抗的示波器，應選擇×10的探頭。例如示波器的輸入阻抗是1MΩ/10pF，探頭輸入阻抗最好是10MΩ/1pF，這樣的探頭既有10倍的信號衰減，對被測信號的負載小，又能與示波器輸入阻抗匹配。
2.2帶寬：探頭的帶寬要等于或大于示波器的帶寬。若觀察純正弦信號，探頭帶寬等于被測信號頻率的最高值即可；若觀察非正弦信號，探頭帶寬應容納被測信號的基波和最重要諧波分量。
2.3上升時間：為精確地測量脈沖的上升時間和下降時間，系統的上升時間（即示波器和探頭上升時間之和）應比被測信號上升時間快3-5倍。
3.總結
為保證測試結果的準確性，要求探頭對被測電路的影響最小，且保持最大的信號保真度傳送至示波器。若探頭以任何方式改變信號或被測電路運行方式，示波器會看到實際信號的失真結果，進而可能導致錯誤的測量結果，或者誤導性的測量結果。只有與示波器和被測電路都匹配良好的探頭才是您的最佳選擇！
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