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2021年08月10日 | 示波器探头详解
2021-08-10 来源：eefocus
示波器探头常规分为无源探头、有源探头、电流探头
一、无源探头
无源探头分为1×，10×，100×等多种规格，10×表示探头会将信号衰减十倍，接入示波器后需要示波器将相应的通道放大10倍。下图1是一个10×无源探头内部等效结构图
无源探头分为1×，10×，100×等多种规格，10×表示探头会将信号衰减十倍，接入示波器后需要示波器将相应的通道放大10倍。下图19是一个10×无源探头内部等效结构图
示波器输入接地电阻Rs为1M欧姆，10×探头串联一9M欧姆的电阻Rp，两电阻分压使输入示波器的信号为被测信号幅度的1/10。
可以看到示波器有一输入电容Cscope，探头上有一与输入9M欧姆电阻并联的电容（令其为Cp），还有一并联到地的可调电容Ccomp。为在很宽的频率范围内探头的衰减为恒定值10，需要使（Ccomp+Cscope）/Cp=9，其中补偿电容Ccomp可调。
当将一个新买的探头接入示波器时，需要调整补偿电容Ccomp的值，使关系式（Ccomp+Cscope）/Cp=9成立。图19的第二行是不同补偿电容值的结果，欠补偿时（Ccomp+Cscope）/Cp>9，被测信号的高频分量被衰减的值大于10倍，而示波器内部仍然只有10倍放大，导致示波器对高频分量的衰减大于对低频分量的衰减。过补偿原理一样。第三幅图是最佳补偿结果。
100×探头类似于10×探头，1×探头相当于直连线，将信号直接输入给示波器。衰减大的探头能测量更高的电压，衰减小的探头适合测量小电压。1×探头输入阻抗低（1M），且输入电容大，因此带宽小。我司用得最多的是10×探头。
二、有源探头
无源探头内部只有一些电阻，电容等无源元件。有源探头内部含有放大器，放大器需要电源才能工作，因此成为有源探头。图20是有源探头结构图，探头里面的放大器既能保证输入阻抗足够大，输出能力又很强，可以直接驱动50欧姆。且放大器的输入电容可以做的非常低，小于1pf，因此有源探头的带宽可以做到数G。
有源探头的缺点是其耐压能力仅为数十伏，而无源探头可以输入300V RMS的高压。在使用有源探头时因特别小心，保护探头不能过载。
三、电流探头
电流探头实质是一个电流电压传感器，因为示波器只能测量电压，需要探头将电流转换为电压。
图3是电流探头的内部框图。测量DC到数十K的低频范围内，使用霍尔效用，测量数十K以上的高频
电流使用变压器。
史海拾趣
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