示波器_探头.ppt

探头基本知识
连接信号
传送信号
获取信号
探头是什么?
探头是仪器与待测电路之间联结的导体,可能是:一段导线、电缆、传感器,变送器、探头。。。
示波器探头是把测试信号传送到示波器输入端的连线,当安上探头,它就成为电路的一部分。信号频率使其形成的电阻、电容和电感性负载,使示波器呈现出与被测信号不同的测量结果。因此,针对不同的应用,应采用适当的探头。使负载效应最小,使信号得到最精确的复现
探头的定义:-用以从待测电路获取最小的能量,并以最大的信号保真度传送至测量仪器的设备。
正确的选择探头则会扩大示波器的的功能,而轻率的选择探头往往会降低仪器的系统能力。
探头是传感器
大多数示波器探头是电压传感器,探头探测和传感的是一个电压信号并传送电压输入示波器。
电流探头被设计为检测通过一根电线的电流,探头变换检测到的电流成为相应的电压信号,然后再将电压信号传送到示波器输入端。
光电探头检测光功率,并将光功率信号变换为示波器接受电压信号。
温度、机械等等传感器,用于测量不同的现象
传感器、探头、示波器是联结在一起的因此应视为一个测量系统。
示波器
探头
DUT
理想的电压探头
理想的探头将不影响信号的测量
带宽无限
零输入电容
无穷大输入电阻
无限动态范围
衰减为 1
零延时
零相移
机械尺寸与待测点十分吻合
Rin = 
Cin = 0
cable
不存在理想探头只有品质优良的探头
连接简单和便利
没有唯一理想的连接结构,设计各种各样尺寸及外形结构的探头,从而满足各种各样的应用和物理连接的需要。
绝对的信号保真度
探头应该忠实地将信号传送到示波器输入端;在给定的探头操作带宽之内,绝对的信号保真度是最终理想的状态;
零信号源极负载
具有负载零信号源的探头是没有的,当使用一个探头时,对负载的信号源有要求,目标应当是通过选择适当的探头来减小载入量;
完全的噪声抗干扰性
噪声源能感应到附近电路及电缆线上,导致噪声被加入信号;因为噪声的易感应性,所以简单的一条电线不应是理想探头的选择。在大信号测量时送到示波器的信号没有更多的干扰。
噪声干扰在小信号测量时依然是个问题,特别是在应用不同的测量方法时,共摸干扰问题常常出现。需选择合适的差分探头进行信号测量。
探头在工作时形成复杂的电路网络
在AC信号测试时, 一条简单的电线也可能是一个复杂的电路
对于DC信号(0Hz频率)的测量,探头作为一对导线就像一个终端电阻一样。
对于AC信号测量时,:
电线具有分布电感(L);电容(C).L反作用AC信号,在信号频率增加时,阻止AC信号通过,,与R一起成为随信号频率不同而变化的探头阻抗
探头是由分布阻抗、感抗、电容组成
对于DC(0Hz频率)

,信号的上升时间越快,要求选择的示波器带宽越高.
示波器必须与探头(哪怕是简单的导线)构成测量系统,,.
泰克公司精确设计和精密制造出示波器探头,使其与示波器匹配;做到由探头尖的带宽定义示波器系统的带宽,同时示波器测试系统的输入电容也由探头尖的电容定义.
源阻抗---从负载看源时的阻抗.
源阻抗特性相差很大,通常可分为两类:高阻抗和系统阻抗(低阻抗),
对于低阻抗,一根典型的高阻抗10X探头的负载作用几乎没有影响,然而随着源阻抗越来越高,情况将产生很大变化.
随着信号频率及转换速率的提高,,容性负载成为越来越需要考虑的一件事.
这就是所说的阻抗匹配问题
探头电阻对被测点的影响
探头必须分流一些信号的电流以便在示波器输入端或得输入电压。这一测试点的负载,能够改变电路信号或信号源传送到示波器的测试信号。例:
在探头连接之前:Eo=EbxRl/(Ri+Rl)=100vx100k/(+100k)=
探头连接电路后:置探头电阻(Rp)与源负载电阻(Rl)并联,有效载入电阻为50K。 Eo=EbxRl/(Ri+R并)=100vx50k/(+50k)=
,在搭多数情况下是可以忽略的。
如果探头电阻Rp变小,例如10k其影响将是不可以忽略的。为了使阻抗负载减到最小,1x探头通常内阻有1M,10x探头典型内阻有10M 。
对于大多数测试,这些阻值使得阻抗负载