電流探頭的分類以及應用

發布時間：2020-05-09                1558

　　示波器因為有探頭的存在而擴展了示波器的應用範圍，使得示波器可以在線測試和分析被測電子電路，如下圖：

　　3.感性負載效應。

　　阻性負載相當於在被測電路上並聯了一個電阻，對被測信號有分壓的作用，影響被測信號的幅度和直流偏置。有時，加上探頭時，有故障的電路可能變得正常了。一般推薦探頭的電阻R>10倍被測源電阻，以維持小於10%的幅度誤差。

　　容性負載相當於在被測電路上並聯了一個電容，對被測信號有濾波的作用，影響被測信號的上升下降時間，影響傳輸延遲，影響傳輸互連通道的帶寬。有時，加上探頭時，有故障的電路變得正常了，這個電容效應起到了關鍵的作用。一般推薦使用電容負載盡量小的探頭，以減小對被測信號邊沿的影響。

　　感性負載來源於探頭地線的電感效應，這地線電感會與容性負載和阻性負載形成諧振，從而使顯示的信號上出現振鈴。如果顯示的信號上出現明顯的振鈴，需要檢查確認是被測信號的真實特征還是由於接地線引起的振鈴，檢查確認的方法是使用盡量短的接地線。一般推薦使用盡量短的地線，一般地線電感=1nH/mm。

　　最常用的高阻無源探頭和有源探頭簡單對比如下：

　　低阻電阻分壓探頭具備較低的電容負載（<1pf)，較高的帶寬（>1.5GHz），較低的價格，但是電阻負載非常大，一般隻有500ohm或1Kohm，所以隻適合測試低源阻抗的電路，或隻關注時間參數測試的電路。

　　帶補償的高阻無源探頭是最常用的無源探頭，一般示波器標配的探頭都是此類探頭。帶補償的高阻無源探頭具備較高的輸入電阻（一般1Mohm以上），可調的補償電容，以匹配示波器的輸入，具備較高的動態範圍，可以測試較大幅度的信號（幾十幅以上），價格也較低。但是不知之處是輸入電容過大（一般10pf以上），帶寬較低（一般500MHz以內）。

　　帶補償的高阻無源探頭有一個補償電容，當接上示波器時，一般需要調整電容值（需要使用探頭自帶的小螺絲刀來調整，調整時把探頭連接到示波器補償輸出測試位置），以與示波器輸入電容匹配，以消除低頻或高頻增益。下圖的左邊是存在高頻或低頻增益，調整後的補償信號顯示波形如下圖的右邊所示。

　　高壓探頭是帶補償的無源探頭的基礎上，增大輸入電阻，使得衰減加大（如：100:1或1000:1等)。因為需要使用耐高壓的元器件，所以高壓探頭一般物理尺寸較大。

　　欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆先來觀察一下用600MHz無源探頭和1.5GHz有源探頭測試1ns上升時間階躍信號的影響。使用脈衝發生器產生一個1ns的階躍信號，通過測試夾具後，使用SMA電纜直接連接到一個1.5GHz帶寬的示波器上，這樣示波器上會顯示一個波形（如下圖中的蘭色信號），把這個波形存為參考波形。然後使用探頭點測測試夾具去探測被測信號，通過SMA直連的波形因為受探頭負載的影響而變成黃色的波形，探頭通道顯示的是綠色的波形。然後分別測試上升時間，可以看出無源探頭和有源探頭對高速信號的影響。

　　單端有源探頭結構圖如下，使用放大器實現阻抗變換的目的。單端有源探頭的輸入阻抗較高（一般達100Kohm以上），而輸入電容較小（一般小於1pf)，通過探頭放大器後連接到示波器，示波器必須使用50ohm輸入阻抗。有源探頭帶寬寬（現在可達30GHz），而負載小，但是價格相對較高（一般每根探頭達到同樣帶寬示波器價格的10%左右)，動態範圍較小（這個需要注意，因為超過探頭動態範圍的信號，不能正確測試。一般動態範圍5V左右），比較脆弱，使用需小心。

　　差分探頭適合測試高速差分信號（測試時不用接地），適合放大器測試，電源測試，適合虛地測試等應用。

　　當電流鉗閉合，把一通有電流的導體圍在中心時，響應地會出現一個磁場。這些磁場使霍爾傳感器內的電子發生偏轉，在霍爾傳感器的輸出產生一個電動勢。電流探頭根據這個電動勢產生一個反向（補償）電流送至電流探頭的線圈，使電流鉗中的磁場為零，以防止飽和。電流探頭根據反向電流測得實際的電流值。用這個方法，能夠非常線性的測量大電流，包括交直流混合的電流。

　　隨著被測電流頻率的增加，霍爾效應逐漸減弱，當測量一個不含直流成分的高頻交流電流時，大部分是通過磁場的強弱直接感應到電流探頭的線圈。此時，探頭就像一個電流變壓器，電流探頭直接測量的是感應電流，而不是補償電流，功放的輸出為線圈提供一個低阻抗的接地回路。

　　當電流探頭工作在20KHz的高低頻交叉區域時，部分測量是通過霍爾傳感器實現的，另一部分是通過線圈實現的。