无源电压探头是目前最常用的示波器探头类型。无源探头中没有像晶体管或放大器这类有源器件,因此不需要给探头供电.所以工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。无源探头由导线和连接器制成,在需要补偿或衰减时,还包括电阻器和电容器。探头中没有有源器件(晶体管或放大器),因此不需为探头供电。
无源电压可分为分为两大类:高阻抗输入探头和低阻抗电阻分压器探头。具有 10:1 分压比的高阻抗输入无源探头可能是目前最常用的探头。目前大部分中低档示波器在装运时都附带该探头。探针电阻通常为 9 MΩ,当探头与示波器的 1 MΩ 输入端相连时,探针与示波器输入端的分压比(或衰减比)为 10:1。观察到的探针处的净输入电阻为 10 MΩ。因此,示波器输入端电压是探针电压的十分之一,两者的关系可用下面的公式表示:
有源探头可以是单端电压的,也可以是差分电压的,又或者是电流的,供电方式有示波器直接取电,或外置电源,或电池供电。具体需要根据不同的应用来选择。
与其相比,无源探头更耐用,也更便宜。因具有带宽高,输入电容小,地环路小等优点从而被广泛使用在高速数字量测领域。它们具有非常宽的动态范围(典型 10:1 探头的动态范围 >300 V)和高输入阻抗,可与示波器的输入阻抗相匹配。然而,高阻抗输入探头与有源探头或低阻抗(Z0)电阻器分压无源探头相比,会产生较大的电容负载,并具有较窄的带宽。
无源探头通常是单端的电压探头,常见衰减比为1:1 ;1:10 ;1:100 。早期的无源探头带宽都在500MHz以下,近些年无源探头带宽已扩展到700MHz,或1GHz(需配合特定型号的示波器)探头种类较多,可提供应用场合,以便可以根据需要推荐合适的探头。
用户在为示波器应用选择适当的测量工具时,往往忽视了探头。许多工程师在选择示波器时首先关注需要的带宽、采样率和通道数,其次考虑如何将信号输入示波器。但是要进行可靠的示波器测量,首先应考虑为您的应用选择适当的探头以及如何正确地使用探头。
对于一般的探测和故障诊断来说,无源探头是一个妥当的选择;但是在高频应用中,有源探头可以为您提供更精确的高速信号测量结果。虽然市场上许多有源探头标有极其优越的带宽技术指标,但是请记住,有源探头的实际性能主要是由您如何将其连接到目标决定的。一条简单的经验证明,如果您希望进行高保真度测量,输入引线越短越好。
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