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无源探头与有源探头优缺点

发布日期:2017-12-04 17:00:20 【关闭】
摘要:使用各种不同的数字示波器进行相关电气信号量的测量,测量的时候都需要与示波器相匹配的探头,与示波器相匹配的探头种类也非常多,包括无源探头(包括高压探头,传输线探头)、有源探头(包括有源单端探头、有源差分探头等),电流探头、光探头等等。 每个类型探头都有各自的优缺点,因而每个探头都有其适用的场合。

      使用各种不同的数字示波器进行相关电气信号量的测量,测量的时候都需要与示波器相匹配的探头,与示波器相匹配的探头种类也非常多,包括无源探头(包括高压探头,传输线探头)、有源探头(包括有源单端探头、有源差分探头等),电流探头、光探头等等。

      每个类型探头都有各自的优缺点,因而每个探头都有其适用的场合。

      一、无源探头

      每个工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。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。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。

      无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数-1X、10X和 100X。在这些无源探头中,10X无源电压探头是最常用的探头,也是通常作为示波器标准附件提供的探头类型。

      对信号幅度是1V峰峰值或更低的应用,1X探头可能要比较合适,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1X/10X探头要方便得多。但要记住,可切换 1X/10X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。结果,这些探头不能与示波器的输入完全匹配,不能提供标准10X探头实现的最优性能。大多数无源探头是为用于通用示波器而设计的,因此其带宽范围一般在小于100MHz到500MHz或更高的带宽之间。

      但是,有一种特定类型的无源探头提供了高得多的带宽,其称为50欧姆探头、Zo探头和分压器探头。这些探头是为用于50欧姆环境中而设计的,这些环境一般是高速设备检定、微波通信和时域反射计(TDR)。这些应用使用的典型50欧姆探头拥有几千赫兹的带宽和100皮秒或更快的上升时间。

      (1)无源探头优点::

       一般是最坚固、最经济实惠的探头,它们不仅使用简便,而且使用广泛;电压动态范围大、物理性能和电气性能强健、适合浏览设计。

      (2)无源探头缺点

      电容负荷大、没有足够的带宽、受地线影响、探头尖端不够尖(且尖端容易损坏)、很难连接表面贴装器件。

      二、有源探头

      有源探头包含或依赖有源器件操作,如晶体管。最常见的情况下,有源器件是场效应晶体管 (FET)。FET 输入的优势是,它提供了非常低的输入电容,一般为几皮法拉,最低不到 1 皮法拉。这种超低电容可以实现用户希望的多种效应

      (1)有源探头优点

      因具有带宽高,输入电容小,地环路小等优点从而被广泛使用在高速数字量测领域。

      (2)有源探头不足

      有源探头的价位高,动态范围小,静电敏感,校准比较麻烦。

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