如何確定選擇有源探頭還是無(wú)源探頭?

　　探測(cè)對(duì)于進(jìn)行高質(zhì)量的示波器測(cè)量至關(guān)重要，而探頭通常是示波器測(cè)量鏈中的第一個(gè)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(hào)。為您的應(yīng)用選擇合適的探頭是進(jìn)行可靠測(cè)量的第一步。如何使用探頭也會(huì)影響您進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量和獲得有用測(cè)量結(jié)果的能力。在本應(yīng)用說明中，您將找到八個(gè)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(cè)更好。以下探測(cè)技巧將幫助您避免最常見的探測(cè)陷阱。

　　提示 #1—被動(dòng)探測(cè)還是主動(dòng)探測(cè)?

　　提示 #2 – 使用兩個(gè)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(dòng)態(tài)范圍電流測(cè)量

　　提示 #5 – 使用差分探頭進(jìn)行安全的浮動(dòng)測(cè)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(lái)了解下第一個(gè)提示，如何確定選擇被動(dòng)探測(cè)還是主動(dòng)探測(cè)?

　　提示1：被動(dòng)探測(cè)還是主動(dòng)探測(cè)?

　　對(duì)于通用的中低頻(小于 600 MHz)測(cè)量，無(wú)源高阻抗電阻分壓器探頭是不錯(cuò)的選擇。這些堅(jiān)固且價(jià)格低廉的工具提供寬動(dòng)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(wú)源探頭或有源探頭。總而言之，高阻抗無(wú)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(duì)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(wú)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(hào)。

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

　　圖1-1：測(cè)量具有600ps上升時(shí)間信號(hào)的無(wú)源探頭和有源探頭的比較。

　　左圖:Keysight N2873A 500 MHz無(wú)源探頭，帶15厘米鱷魚接地引線

　　-信號(hào)加載，現(xiàn)在有740秒差距

　　-探頭輸出包含諧振并測(cè)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(hào)不受探頭影響，仍有630 ps的邊緣

　　-探頭輸出匹配信號(hào)并測(cè)量555 psec

　　無(wú)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(hào)。您可能希望示波器探頭不會(huì)影響被測(cè)設(shè)備(DUT)中的信號(hào)。然而，在這種情況下，無(wú)源探頭確實(shí)對(duì)被測(cè)器件有影響。探測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間變?yōu)? ns，而不是預(yù)期的600 psec，部分原因是探測(cè)器的輸入阻抗，但也由于其在測(cè)量500MHz的帶寬有限。一個(gè)583兆赫的信號(hào)(0.35/600即583兆赫)。被動(dòng)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(jì)師并不關(guān)心這個(gè)量的測(cè)量誤差。對(duì)于其他人來(lái)說，這種測(cè)量誤差是不可接受的。

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

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