探头的原理及种类

《探头的原理及种类》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、探头的原理及种类SeniorApplicationEngineer:周英航ying.hang.zhou@tektronix.com探头的原理及种类Ñ示波器功能的延伸Ñ影响测量的准确性Ñ不同的应用,搭配不同的探头Ñ探头的种类：–电压–电流–光/电转换(O/E)–逻辑–物理量:温度,压力...基本探头类型电压电流传感器逻辑温度光电转换无源无源无源有源有源有源Z0HighZACDCHighDifferentialVoltageDifferential探头如何影响测量精确度Ñ要得到适当的测量结果，测量附件

2、必須跟仪表及被测物(DUT)密切配合。须考虑的项目包括:–被测量的信号形式(电压、电流、逻辑、其他)；–信号频率(DC,Hz,kHz,MHz)；–信号源阻抗(电阻、电容、电感)；–待测物连接考虑(DUT及仪表)；–仪表输入阻抗(50ohm,1Mohm,其他)；–仪表带宽或上升时间。探头如何影响测量测量系统VÑ没有探头及仪表CCGain=-RCRCECRCf=10探头及仪表2πRCCCVÑ有探头及仪表INRPCPGain=-(R

3、

4、R)CPRERE1f=02π(R

5、

6、R)(C+C)CPCPDUTNO

7、TE:VCC为交流接地探头带宽v.s.系统带宽Ñ示波器的测量中，探头是必备的，所以探头带宽亦会影响测量结果，其上升时间影响公式如下：()2()2()2测量值=信号+示波器+探头上升时间上升时间上升时间上升时间Ñ由于带宽和上升时间成倒数关系故其带宽公式如下：2221⎛1⎞⎛1⎞⎛1⎞=⎜⎟+⎜⎟+⎜⎟测量带宽⎝信号带宽⎠⎝示波器带宽⎠⎝探头带宽⎠Ñ由此式也可看出，示波器及探头的带宽越宽，则对测量带宽的影响越小，也就是說测量带宽越接近信号带宽。系统带宽v.s.正弦波振幅0.10.20.30.40.50

8、.60.70.80.91.0信号频率/100系统带宽}3%97.59592.5测量到的示波器带宽为90信号振幅87.5/正弦波信号频率85实际信号的10倍时，有振幅82.5最佳的振幅精确80度。要测量到误差77.5小于3%的正弦波7572.5振幅,系统带宽70.7-3dB最少需为正弦波信号频率的示波器带宽等于正弦波3倍。信号频率时，振幅测量误差会达30%或3dB以上。探头输入电容及信号源阻抗t~2.2(R*C)r~sin探头Rs=1kΩ电容负载CinCin=100pF~~220ns(1X探头)使上

9、升时间ttr=3ns10MΩrCIn增加C=10pF~22ns(10X探头)VLin~sourceGroundLead100%100%90%90%10%10%0%0%ò1X被测探头的上升时间波形ò10X被测探棒的上升时间波形探头输入阻抗InputImpedance100M10M10XPassive10XPassive10pF/10MΩprobeloading1Mgoesto159Ωat100MHz100k10kActive1.0pF/1MΩ1k100Zo1XPassive100.15pF/500Ω

10、100pF/1MΩ11001k10k100k1M10M100M1G10GFrequency探头接地线的电感效应Ñ电感效应造成阻抗不匹配，带宽越宽影响越大。Ñ接地线的长短会影响电感效应的大小，结果会产生脉冲信号的振荡探头R=50Ωst=1nsVsourcer10MΩCLLInsourceGroundLead10pF0.5-1µH(Ls+Lg)接地线等值电感一个10X被测探头Cin=10pF及6英寸接地线的等效线路左侧等效线路的探头所造成的振荡典型6英寸接地线探头1==50-70MHz或tr=7-5n

11、s所造成的的振荡频率2πLC探头接地线的电感效应电源线直接连接BNC探头连接1”接地线3”低阻抗接地线6”接地线未接接地线探头传输延迟测量时序、功率、及延迟时重要的考虑Ñ典型的探头延迟范围在4ns到8ns。Ñ不同的探头会造成不同的延迟，需用示波器“deskew(抗歪斜)”的功能来消除探头的延迟。Ñ同型探头间的延迟应越小越好，典型的应在200ps之內。被测探头的低频(LF)补偿C1被测电路8-12pF探头示波器R探头source9M探头电缆500R31MVR1C2source8-10pF/ftC3R

12、2L1.5ns/ft20pFGroundLead7-50pF6feet被测探头的低频(LF)补偿正确补偿过补偿欠补偿1ms/div1ms/div1ms/div1us/div1us/div1us/div50kHz50kHz50kHz理想电压探头Ñ理想的电压探头模型Ñ理想的探头是没有负载效应,也就是不对测量造成任何影响。电缆R=∞inC=0inÑ带宽无限大Ñ输入电容为0带宽=∞Ñ输入电阻无限大Ñ动态范围无限大(DynamicRange)Ñ1:1衰减Ñ无延迟Ñ无相位偏移(PhaseShi