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示波器探头电路图及其原理图详解

2019-12-31来源: elecfans关键字:示波器  探头  输入电阻

  一、示波器探头电路图

  我们可以把探头模型简单等效为一个R、L、C电路,把这个模型与被测电路放在一起,如下图所示:

  示波器探头电路图及其原理详解

  如上图所示,Rprobe是探头的输入电阻,为了尽可能减少探头对被测电路的影响,要求探头本身的输入电阻Rprobe越大越好,但是Rprobe是不可能做到无穷大的,所以就会和被测电路产生分压,使得实测电压比实际电压小。为了避免探头电阻负载造成的影响,一般要求Rprobe要大于Rsource和Rload的10倍以上。大部分探头的输入阻抗在几十K欧姆到几十兆欧姆之间。


  Cprobe是探头本身的输入电容。这个电容不是刻意做进去的,而是探头的寄生电容。这个寄生电容也是影响探头带宽的最重要因素,因为这个电容会衰减高频成分,把信号的上升沿变缓。通常高带宽的探头寄生电容都比较小。理想情况下Cprobe 应该为0,但是实际做不到。一般无源探头的输入电容在10pf 至几百pf 间,带宽高些的有源探头输入电容一般在0.2pf 至几pf 间。


  Lprobe是探头导线的寄生电感,通常 1mm 探头的地线会有大约 1nH 的电感,信号和地线越长,电感值越大。探头的寄生电感和寄生电容组成了谐振回路,当电感值太大时,在输入信号的激励下就有可能产生高频谐振,造成信号的失真。所以高频测试时需要严格控制信号和地线的长度,否则很容易产生振铃。


  在使用示波器时,需要对示波器测量通道的耦合方式和输入阻抗进行设置,耦合方式有AC和DC两种,输入阻抗有1MΩ和50Ω两种。示波器的探头种类很多,但是示波器的的匹配永远只有1M 欧姆或50欧姆两种选择,不同种类的探头需要不同的电阻与之匹配。示波器输入接口的电路示意图如下图所示:

  示波器探头电路图及其原理详解

  测量普通信号时一般用DC耦合方式,测试电源的纹波/噪声时需要使用AC耦合方式,示波器接有源探头时,输入阻抗会自动切换到50Ω档位,接无源探头时需要手动切换到1MΩ档位。


  从电压测量的角度来说,为了减小对被测电路的影响,示波器应采用1MΩ的高输入阻抗,但是由于高阻抗电路的带宽很容易受到寄生电容的影响。所以 1MΩ的输入阻抗广泛应用于 500M 带宽以下的测量。对于更高频率的测量,通常采用50Ω的传输线,所以示波器50欧姆匹配主要用于高频测量。


  为了更好的说明示波器输入阻抗及寄生电容对测量通道带宽的影响,我们将电路图从时域转换到频域,如下图所示:

  示波器探头电路图及其原理详解

  如上图所示,示波器输入通道寄生电容的等效阻抗为1/(2πfc),在低频情况下,1/(2πfc)的值非常大,无电流通过C,示波器的输入阻抗等于R的值,但是,随着信号频率的提高,寄生电容的等效阻抗1/(2πfc)越来越小,所以,在高频信号下,寄生电容对示波器的输入阻抗影响非常大,此时示波器的输入阻抗为R//[1/(2πfc)]。为了降低寄生电容在高频信号下对示波器的输入阻抗的影响,所以在测试高频信号时,示波器的输入阻抗都设置为50Ω。

关键字:示波器  探头  输入电阻 编辑:什么鱼 引用地址:http://news.sonata9.com/Test_and_measurement/ic484225.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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