一、無源電壓探頭
1、無源探頭
無源探頭由導線和連接器制成,在需要補償或衰減時,還包括電阻器和電容器。探頭中沒有有源器件(晶體管或放大器),因此不需為探頭供電。無源探頭一般是最堅固、性價比高的探頭,它們不僅使用簡便,而且使用廣泛。
2、高阻無源電壓探頭
從實際需要出發(fā),使用較多的是電壓探頭,其中高阻無源電壓探頭占最大部分。無源電壓探頭為不同電壓范圍提供了各種衰減系數(shù)1&TImes;,10&TImes;和100&TImes;。在這些無源探頭中,10&TImes;無源電壓探頭是常用的探頭。對信號幅度是1V峰峰值或更低的應用,1×探頭可能要比較適合,甚至是必不可少的。在低幅度和中等幅度信號混合(幾十毫伏到幾十伏)的應用中,可切換1×/10×探頭要方便得多。但是,可切換1×/10×探頭在本質(zhì)上是一個產(chǎn)品中的兩個不同探頭,不僅其衰減系數(shù)不同,而且其帶寬、上升時間和阻抗(R和C)特點也不同。因此,這些探頭不能與示波器的輸入完全匹配,不能提供標準10×探頭實現(xiàn)的較優(yōu)性能。
3、低阻無源電壓探頭
大多數(shù)高阻無源探頭的帶寬范圍在小于100MHz到500MHz或更高的帶寬之間。而低阻無源電壓探頭(又稱為50歐姆探頭、Zo探頭、分壓器探頭)的頻率特性很好,采用匹配同軸電纜的探頭,帶寬可達10GHz和100皮秒或更快的上升時間。這種探頭是為用于50歐姆環(huán)境中設(shè)計的,這些環(huán)境一般是高速設(shè)備檢定、微波通信和時域反射計(TDR)。
4、無源高壓探頭
“高壓”是相對的概念。從探頭角度看,我們可以把高壓定義為超過典型的通用10×無源探頭可以安全處理的電壓的任何電壓。高壓探頭要求具有良好的絕緣強度,保證使用者和示波器的安全。
二、有源電壓探頭
1、有源探頭
有源探頭包含或依賴有源器件,如晶體管。常見的情況下,有源設(shè)備是一種場效應晶體管(FET),它提供了非常低的輸入電容,低電容會在更寬的頻段上導致高輸入阻抗。可以從下面的Xc公式中看出:
2、有源FET探頭
有源FET探頭的規(guī)定帶寬一般在500MHz、~4GHz之間。除帶寬更高外,有源FET探頭的高輸入阻抗允許在阻抗未知的測試點上進行測量,而產(chǎn)生負荷效應的風險要低得多。另外,由于低電容降低了地線影響,可以使用更長的地線。
有源FET探頭沒有無源探頭的電壓范圍。有源探頭的線性動態(tài)范圍一般在±0.6V到±10V之間。
3、有源差分探頭
差分信號是互相參考,而不是參考接地的信號。差分探頭可測量浮置器件的信號,實質(zhì)上它是兩個對稱的電壓探頭組成,分別對地段有良好絕緣和較高阻抗。差分探頭可以在更寬的頻率范圍內(nèi)提供很高的共模抑制比(CMRR)。
數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集,A/D轉(zhuǎn)換,軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器一般支持多級菜單,能提供給用戶多種選擇,多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲,實現(xiàn)對波形的保存和處理。下面小編就給大家具體介紹一下它的優(yōu)缺點和使用注意事項吧!
數(shù)字示波器的優(yōu)缺點:
優(yōu)點:
1、體積小、重量輕,便于攜帶,液晶顯示器。
2、可以長期貯存波形,并可以對存儲的波形進行放大等多種操作和分析。
3、特別適合測量單次和低頻信號,測量低頻信號時沒有模擬示波器的閃爍現(xiàn)象。
4、更多的觸發(fā)方式,除了模擬示波器不具備的預觸發(fā),還有邏輯觸發(fā)、脈沖寬度觸發(fā)等。
5、可以通過GPIB、RS232、USB接口同計算機、打印機、繪圖儀連接,可以打印、存檔、分析文件。
6、有強大的波形處理能力,能自動測量頻率、上升時間、脈沖寬度等很多參數(shù)。
缺點:
1、失真比較大,由于數(shù)字示波器是通過對波形采樣來顯示,采樣點數(shù)越少失真越大,通常在水平方向有512個采樣點,受到最大采樣速率的限制,在比較快掃描速度及其附近采樣點更少,因此高速時失真更大。
2、測量復雜信號能力差,由于數(shù)字示波器的采樣點數(shù)有限以及沒有亮度的變化,使得很多波形細節(jié)信息無法顯示出來,雖然有些可能具有兩個或多個亮度層次,但這只是相對意義上的區(qū)別,再加上示波器有限的顯示分辨率,使它仍然不能重現(xiàn)模擬顯示的效果。
3、可能出現(xiàn)假象和混淆波形,當采樣時鐘頻率低于信號頻率時,顯示出的波形可能不是實際的頻率和幅值。數(shù)字示波器的帶寬與取樣率密切相關(guān),取樣率不高時需借助內(nèi)插計算,容易出現(xiàn)混淆波形。
數(shù)字示波器的使用注意事項:
1、使用時通常要求被測量設(shè)備和測量設(shè)備都應可靠連接參考地,若不能滿足條件時應使用隔離系統(tǒng)做好良好的隔離后才能進行測量,例如:可使用隔離變壓器,示波器可使用電池供電,使用隔離探頭等等。
2、通常數(shù)字示波器配合探頭使用時,只能測量(被測信號到信號地就是大地)信號端輸出幅度小于300VCATII信號的波形。絕對不能測量市電AC220V或與市電AC220V不能隔離的電子設(shè)備的浮地信號。
3、通用示波器的外殼,信號輸入端BNC插座金屬外圈,探頭接地線,AC220V電源插座接地線端都是相通的。如果儀器在使用時不接大地線,直接用探頭對浮地信號測量,那么儀器相對大地會產(chǎn)生一定的電位差;電壓值等于探頭接地線接觸被測設(shè)備點與大地之間的電位差。這對儀器操作人員、示波器、被測電子設(shè)備都將帶來嚴重的安全威脅。
4、用戶如須測量與市電AC220V不能隔離的電子設(shè)備進行浮地信號測試時,必須用高壓隔離差分探頭或示波器必須使用電池供電。
1、帶寬
所有示波器都有一個在較高頻率上滾降的低通頻響。示波器帶寬是指正弦曲線輸入信號衰減到信號真實幅度70.7%的頻率,也就是-3dB點。您的示波器必須有足夠的帶寬,以便捕獲信號的所有相關(guān)頻率成分。如果您定期處理數(shù)字信號,那么通過比較信號和示波器的上升時間指標,可以比較容易考察帶寬。使用的示波器的上升時間指標應該比信號上升時間快五倍,以使誤碼保持在2%以下。
2、采樣率
示波器采樣速度越快,分辨率就越高,顯示的波形細節(jié)也就越好,關(guān)鍵信息或事件丟失的可能性也越小。推薦最低5倍過采樣,以保證捕獲信號細節(jié),避免出現(xiàn)假信號。
準則:采樣率>5x(最高的頻率成分)
3、記錄長度
記錄長度是示波器在一次采集中可以數(shù)字化和存儲的樣點數(shù)量。由于示波器只能存儲數(shù)量有限的樣點,所以波形時長或捕獲的“時間”長度與示波器的采樣率成反比。記錄長度越長,以高分辨率捕獲的時間窗口越長。
準則:捕獲的時間=(記錄長度)/(采樣率)
4、數(shù)字通道和頻譜分析儀輸入
當今示波器為在系統(tǒng)級調(diào)試復雜設(shè)計不僅僅提供了模擬通道。如果您需要分析一條并行總線或多條串行總線,MSO系列混合信號示波器為一次分析多個信號提供了16條數(shù)字通道及較多4條模擬通道。
如果您正在處理RF信號,MDO系列混合域示波器提供了內(nèi)置頻譜分析儀,能夠以時間相關(guān)的方式分析模擬信號、數(shù)字信號和RF信號。
5、特性和分析功能
示波器提供了廣泛的特性和分析功能。在選擇示波器時,應考察提供的觸發(fā)功能、波形搜索工具、自動測量功能及分析軟件包,如串行總線分析、抖動和電源分析,確保滿足您的需求。