探頭的輸入電阻是探頭的探頭頭部端測量出的電阻,該值是在DC情況下測量出來的。對于無源探頭來說,衰減比例越大,探頭的輸入電阻越高。
7、示波器補償范圍
多數(shù)無源探頭都是一種通用的設(shè)備,而在不同示波器之間,甚至在同一臺示波器不同通道之間都會有所差異。探頭為了兼容這些差異,就會自帶一個補償網(wǎng)絡(luò),用來補償不同示波器間的差異。如果補償不足或者補償過度,就會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)錯誤。而這個補償網(wǎng)絡(luò)是一定會有一個能夠調(diào)整的范圍的,這個范圍就是示波器補償范圍。一般的無源探頭的示波器補償范圍為10~35pF。
8、電纜長度
每個探頭都必須有一段探頭電纜,這是為了更加方便的進行測量。而這段電纜會造成一定的信號傳播延時。例如,1m左右的探頭電纜,大概會有5ns的延時。對于10MHz的信號,這會造成大概20°左右的延時。電纜越長,會導(dǎo)致相位信號延遲越長。而這個延時一般情況下不會對測量造成影響,因為在一定帶寬范圍內(nèi),這個延時并不會跟隨信號頻率變化而變化,所以不會造成群延時的失真。只有在兩個以上通道一起測量時,傳輸延時才會產(chǎn)生影響,特別是當電壓探頭與電流探頭一起進行功率測量時,不同探頭之間的延時就會造成很大的影響。所以測量之前需要根據(jù)電纜長度來推算大致的延時。如果延時過大,則需要使用示波器內(nèi)的延時校準功能。
常見探頭種類
常見探頭分類如下圖所示:
圖4 示波器探頭分類
其中無源探頭常見的有1×、10×、100×三種規(guī)格,一般情況下,1×探頭多為低帶寬探頭,適用于測量低頻低電壓的信號,100×探頭耐壓值一般較高,適用于一些高壓測量情景,而10×探頭的帶寬一般都比較高,適用于較高速信號的測量。
有源探頭中,高速差分探頭適用于高速信號的測量,其帶寬很高,而且探頭負載效益很小,但是一般都價格昂貴。高壓差分探頭一般適用于對高壓場合的測試,與無源探頭相比,不僅輸入電壓更高,一般都在1000V以上,而且由于其兩根測量線對地阻抗都非常高,使其可以直接進行非接地測量,比如在測量市電時,無源探頭的地線必須接到市電的地線上,只能測量L或者N與地線之間的電壓,而高壓差分探頭卻可以進行任意兩線間的測量。電流探頭用于對電流進行測量,有些電流探頭只能測量交流,有些也可以進行直流測量。
探頭的使用注意事項
在探頭的使用上,還需要考慮一些問題:
1、安全
使用探頭進行測量時,最重要的就是安全問題。比如使用無源探頭時,探頭的地線與示波器的地是連接在一起的,當示波器安全接地的時候,探頭是安全的。但是當示波器沒有安全接地時,探頭的地線就會存在一定的電壓從而給使用者帶來危險。具體情況如圖5所示:
圖5
圖6 示波器接地
由于Y電容的原因,導(dǎo)致原本的接地點電壓就不在是0V,而是L與N之間電壓的一半也就是110V電壓,這個電壓會對人體進行傷害。所以示波器的測量過程中,一定要保證接地良好,或者采用隔離變壓器進行完全的安全隔離,否則有可能會導(dǎo)致使用者觸電。
而且此時如果探頭的地線是接到了一個比較高的電壓上,比如說市電的火線上時,就會導(dǎo)致整個示波器外殼都帶有220V高壓,這時人再觸碰示波器時就會發(fā)生直接觸電,這種情況非常危險,相當于直接將手插入市電插排。
圖7
2、連接順序
探頭通過示波器電源線的地線間接接地,而被測系統(tǒng)可能是一個懸浮的系統(tǒng),為避免危險,地線必須先連接到地上,將示波器與被測系統(tǒng)共地,然后才能將探頭探針點在測試點上。而當斷開探頭時,也要先斷開探針,然后再斷開地線。
3、阻抗
使用探頭時,需要考慮與示波器的匹配問題。常見的無源探頭,一般需要示波器的阻抗檔位是1MΩ阻抗。而一些有源探頭則是需要50Ω阻抗。使用探頭前,要看說明書上對應(yīng)阻抗的說明,來選擇相應(yīng)的示波器檔位與之匹配。
4、帶寬
當使用探頭進行測量時,整個系統(tǒng)的帶寬就是由探頭帶寬和示波器帶寬兩部分組成的,其中任何一個帶寬不足,都會導(dǎo)致最終測量結(jié)果不能達到要求。比如選用一個100M的探頭配套一個500M的示波器,那么帶寬最多也就只有100M左右,這樣就無法發(fā)揮500M示波器的帶寬優(yōu)勢。所以合理選擇示波器與探頭,才能讓測試帶寬達到要求。
5、電壓