如何选择理想的示波器探头

agitek2008

在理想情况下，理想的探头将提供下述主要特点：

■ 连接容易、方便、

■ 绝对的信号保真度、

■ 零信号源负荷、

■ 能够全面抗击噪声、

连接容易、方便

前面提到，建立到测试点的物理连接是探测的关键要 求之一。在理想的探头中，还应能够容易、方便地进 行物理连接。

对微型电路，如高密度表面封装技术(SMT)，通过微 型探头头部及为SMT 设备设计的各种探头尖端适配 器，可以提高连接的容易性和方便性。这种探测系统 如图1.3a 所示。但是，这些探头在工业电力电路等应 用中实际使用时太小了，在这些应用中，通常使用高 压线和大号线。在电力应用中，要求使用具有更高安 全余量、在物理上更大的探头。图1.3b 和1-3c 说明 了这种探头实例，其中图1.3b 是高压探头，图1.3c 是夹子式电流探头。

从这些物理连接实例中，可以明显看出，并没有一种 理想的探头规格或配置可以适用于所有应用。正因如 此，业内已经设计出各种探头规格和配置，以满足各 种应用的物理连接要求。

绝对的信号保真度

理想的探头应以绝对的信号保真度，把任何信号从探 头尖端传送到示波器输入上。换句话说，探头尖端上 发生的信号应逼真地复现在示波器输入上。

为实现绝对保真度，从探头尖端到示波器输入的探头 电路必须拥有零衰减、无穷大的带宽及在所有频率中 实现线性相位。这些理想要求在实践中不仅是不可能 实现的，也是不可行的。例如，在处理音频频率信号 时，没有人会需要带宽无穷大的探头或示波器。在 500 MHz 就能涵盖大多数高速数字、电视和其它典型 示波器应用时，也不需要无穷大的带宽。

但是，在给定工作带宽范围内，绝对信号保真度仍是 广大用户一直寻求的梦想。

零信号源负荷

测试点后面的电路可以视作一种信号源模型。连接到 测试点的任何外部设备，如探头，都会在测试点后面 信号源上表现为额外的负荷。

在从电路 ( 信号源) 吸收信号电流时，外部设备作为 负荷操作。这一负荷或吸收的信号电流会改变测试点 后面的电路，进而改变测试点上看到的信号。

理想的探头导致的信号源负荷为零。换句话说，它不 会从信号源吸收任何信号电流。这意味着为使吸收的 电流为零，探头必须具有无穷大的阻抗，从而在本质 上对测试点表示为开路。

在实践中，零信号源负荷的探头是不能实现的。这是 因为探头必须吸收少量的信号电流，以在示波器输入 上形成信号电压。结果，在使用探头时预计将产生一 定的信号源负荷。但是，我们的目标应一直是通过正 确选择探头，最大限度地降低负荷数量。

全面抗噪声能力

荧光灯和风扇马达是我们的周围环境中存在的众多电 子噪声源的两种来源。这些噪声源会在附近的电气电 缆和电路上引起噪声，进而导致在信号中增加噪声。 由于容易受到感应的噪声影响，一段简单的导线是示 波器探头的次优选择。

理想的示波器探头要能够全面抗击所有噪声源。结果， 与测试点上的信号出现的噪声相比，传送到示波器上 的信号不会产生更多的噪声。

在实践中，使用屏蔽可以使探头对大多数常用信号电 平实现高级抗噪声能力。但是，对某些低电平信号， 噪声仍可能是一个问题。在实践中，共模噪声会给差分测量带来问题，我们在后面将对此进行讨论。

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