探測對于進(jìn)行高質(zhì)量的示波器測量至關(guān)重要，而探頭通常是示波器測量鏈中的第一個環(huán)節(jié)。如果探頭性能不足以滿足您的應(yīng)用要求，您將在示波器上看到失真或誤導(dǎo)性信號。為您的應(yīng)用選擇合適的探頭是進(jìn)行可靠測量的第一步。如何使用探頭也會影響您進(jìn)行準(zhǔn)確測量和獲得有用測量結(jié)果的能力。在本應(yīng)用說明中，您將找到八個有用的提示，幫助您為您的應(yīng)用選擇合適的探頭，并讓您的示波器探測更好。以下探測技巧將幫助您避免最常見的探測陷阱。

提示 #1—被動探測還是主動探測?

提示 #2 – 使用兩個探針進(jìn)行探針負(fù)載檢查

提示 #3 – 使用前補(bǔ)償探頭

提示 #4 – 高靈敏度、寬動態(tài)范圍電流測量

提示 #5 – 使用差分探頭進(jìn)行安全的浮動測量

提示 #6 – 檢查共模抑制

提示 #7 – 檢查探頭耦合

提示 #8 – 抑制共振

今天，我們先來了解下第一個提示，如何確定選擇被動探測還是主動探測?

提示1：被動探測還是主動探測?

對于通用的中低頻(小于 600 MHz)測量，無源高阻抗電阻分壓器探頭是不錯的選擇。這些堅(jiān)固且價格低廉的工具提供寬動態(tài)范圍(大于 300 V)和高輸入電阻，以匹配示波器的輸入阻抗。但是，它們施加的電容負(fù)載較大，并且?guī)挼陀诘妥杩?(z0) 無源探頭或有源探頭。總而言之，高阻抗無源探頭是大多數(shù)模擬或數(shù)字電路通用調(diào)試和故障排除的絕佳選擇。

對于需要在寬頻率范圍內(nèi)保持精度的高頻應(yīng)用(大于 600 MHz)，有源探頭是最佳選擇。它們比無源探頭成本更高，輸入電壓也有限，但由于其電容負(fù)載明顯較低，因此可以更準(zhǔn)確地洞察快速信號。

在圖1-1中，我們看到從600MHz范圍(Keysight Technologies,Inc.DSO 9064A)測量的信號有500psec上升時間的屏幕截圖。左邊是Keysight N2873A500 MHz無源探頭，用于測量該信號。在右側(cè)，Keysight N2796A2 GHz單端有源探頭用于測量相同的信號。黃色痕跡顯示的是探測前的信號，在兩種情況下是相同的。綠色的軌跡顯示了探測后的信號，這與探頭的輸入相同。紫色的痕跡顯示被測信號，或探頭的輸出。

圖1-1：測量具有600ps上升時間信號的無源探頭和有源探頭的比較。

左圖:Keysight N2873A 500 MHz無源探頭，帶15厘米鱷魚接地引線

-信號加載，現(xiàn)在有740秒差距

-探頭輸出包含諧振并測量1.4nsec邊緣

右圖:Keysight N2796A 2 GHz有源探頭，帶1.8厘米地面鉛

-信號不受探頭影響，仍有630 ps的邊緣

-探頭輸出匹配信號并測量555 psec

無源探頭通過其輸入電阻、電感和電容(綠色跡線)向下加載信號。您可能希望示波器探頭不會影響被測設(shè)備(DUT)中的信號。然而，在這種情況下，無源探頭確實(shí)對被測器件有影響。探測信號的上升時間變?yōu)? ns，而不是預(yù)期的600 psec，部分原因是探測器的輸入阻抗，但也由于其在測量500MHz的帶寬有限。一個583兆赫的信號(0.35/600即583兆赫)。被動探頭的感應(yīng)和電容效應(yīng)也導(dǎo)致探頭輸出的過沖和撕裂效應(yīng)(紫色痕跡)。有些設(shè)計師并不關(guān)心這個量的測量誤差。對于其他人來說，這種測量誤差是不可接受的。

我們可以看到，當(dāng)我們把一個主動探頭(如Keysight的N2796A2GHz主動探頭)連接到DUT時，信號實(shí)際上是不受影響的。被探測后的信號特性(綠色軌跡)與未被探測的信號特性(N2796A2GHz軌跡)幾乎相同。此外，信號的上升時間不受保持在555ps的探針的影響。此外，主動探針的輸出(綠色軌跡)與探測到的信號(紫色軌跡)匹配，并測量預(yù)期的600psec上升時間。使用1156A主動探針的2GHz帶寬、優(yōu)異的信號保真度和低探針負(fù)載使這成為可能。

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審核編輯 黃宇