男生深夜福利,footjob在线观看,在线观看韩国伦理片

探頭將示波器的輸入端連接到受測(cè)試器件 (DUT) 上的測(cè)試點(diǎn)。探頭分為很多類(lèi)型，包括：高阻抗無(wú)源、低電容、單端有源、差分有源、高電壓和電流探頭。本文是有關(guān)探頭選擇和應(yīng)用的三篇系列文章的第一篇，重點(diǎn)介紹無(wú)源探頭。第 2 部分和第 3 部分將分別介紹有源探頭和電流探頭。

無(wú)源探頭是一種將示波器連接到受測(cè)試器件或電路的很好方法。它們具有低成本和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)正確使用時(shí)，還提供合理的信號(hào)完整性。本文將從工作原理入手，通過(guò)基本調(diào)節(jié)和使用，對(duì)無(wú)源探頭進(jìn)行探討。我們將討論影響正確測(cè)量的無(wú)源探頭特征，旨在了解這些裝置的最有效應(yīng)用。

示波器通常提供 50 Ω 或 1 MΩ 的輸入端接。50 Ω 端接通常與匹配的同軸電纜配合使用，以連接到帶 50 Ω 電流源的電路元件。這樣，不但可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的互連，而且只產(chǎn)生最小的信號(hào)失真。使用 1 MΩ 輸入端接來(lái)連接電路時(shí)，源阻抗更高。這種連接可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)，包括直接使用電纜或 X1 探頭，或者使用高阻抗探頭（圖 1）。

圖 1：將信號(hào)連接到示波器的 1 MΩ 輸入端時(shí)，直接連接 (a) 與使用高阻抗探頭 (b) 進(jìn)行連接的電路簡(jiǎn)化圖。

1 MΩ 輸入端還包括從 15 至 25 pF 的分路電容。使用直接連接時(shí)，不匹配的電纜會(huì)增加額外的電容，每英尺電纜長(zhǎng)度增加 10 至 30 微微法拉 (pF)。在 3 英尺長(zhǎng)度電纜的典型情況下，電纜的探頭端的負(fù)載為 1 MΩ，并聯(lián)電容大約為 90 pF（圖 1a）。對(duì)于低頻率測(cè)量，電容負(fù)載可以忽略不計(jì)。例如，在 1 kHz 的頻率下，容抗約為 1.8 MΩ。但是，對(duì)于更高頻率的信號(hào)，效果會(huì)很差。在 100 MHz 的頻率下，容抗降低至大約 18 Ω，這將大幅衰減信號(hào)。

如高阻抗探頭（圖 1b）所示可以減小示波器和連接電纜的輸入電容的影響。此探頭基本上是補(bǔ)償衰減器。輸入電阻器，標(biāo)稱(chēng)為 9 MΩ，形成 10:1 衰減器，示波器使用 1 MΩ 輸入端接。電容器 Cin 和 Ccomp 被用于補(bǔ)償衰減器，并形成全通網(wǎng)絡(luò)。當(dāng) Cin 和 Rin 的 RC 乘積等于 Ro 的 RC 乘積以及 Cin 和 Ccomp 的電纜電容的總和時(shí)，補(bǔ)償比較理想。Ccomp 用于調(diào)節(jié)補(bǔ)償。輸入端的電容取決于 Cin，約為電路中的其他電容器的總和的十分之一。在本例中大約為 10 pF。

高阻抗無(wú)源探頭幾乎所有主要示波器供應(yīng)商都在他們的設(shè)備中包括了一系列高阻抗探頭。 Teledyne LeCroy 的 HDO4104A 四通道、1 GHz 示波器帶有四個(gè) PP018-1 探頭。它們是 10:1 高阻抗無(wú)源探頭，帶寬為 500 MHz，輸入電容為 10 pF。這些探頭可處理至少 350 Vrms 的輸入電壓。

大多數(shù)無(wú)源探頭使用衰減檢測(cè)引腳，通知示波器自動(dòng)縮放波形，而無(wú)需用戶輸入。

高阻抗探頭的低頻率補(bǔ)償高阻抗探頭通過(guò)低頻率補(bǔ)償過(guò)程，與它們連接到的通道相匹配。對(duì)于這個(gè)過(guò)程，所有示波器都提供低頻率方波，一般頻率為 1 kHz，通常稱(chēng)為 CAL 輸出。要利用這項(xiàng)功能，請(qǐng)首先將探頭連接到所需的通道，然后將探頭尖端連接到 CAL 輸出端。觸發(fā)示波器并在屏幕上查看選定通道軌跡。使用調(diào)節(jié)工具，在探頭連接器盒中更改補(bǔ)償調(diào)節(jié)，以獲取方波軌跡上的方角，如中間的軌跡所示（圖 3）。

圖 3：通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)償調(diào)節(jié)，獲取 CAL 方波上的方角，對(duì)探頭進(jìn)行低頻補(bǔ)償，如中間的軌跡所示。

每當(dāng)探頭連接到不同通道時(shí)，就應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)償，特別是在任何關(guān)鍵測(cè)量之前。很多高阻抗探頭還提供高頻補(bǔ)償調(diào)節(jié)。通常不需要執(zhí)行這種調(diào)節(jié)。探頭手冊(cè)提供了此測(cè)試的詳細(xì)信息。

智能探測(cè)要正確應(yīng)用高阻抗探頭，必須注意它的基本原理，避免導(dǎo)致測(cè)量的波形出現(xiàn)失真。例如，探頭的輸入電容將對(duì)測(cè)量產(chǎn)生什么影響？

為了找到問(wèn)題答案，請(qǐng)計(jì)算探頭在信號(hào)的最高頻率分量處的容抗 (1/2πfCin)。受測(cè)試電路是否支持該負(fù)載？如果支持，請(qǐng)繼續(xù)測(cè)試。如果不支持，請(qǐng)尋找不同的探測(cè)解決方案，例如有源探頭（本系列文章的第 2 部分）。一條很好的經(jīng)驗(yàn)法則是，高阻抗探頭的使用應(yīng)限于 25 MHz 以下頻率的信號(hào)。探頭手冊(cè)通常提供了探頭輸入阻抗與頻率的曲線圖，以幫助評(píng)估探頭在任何特定頻率下的適用性。

探頭配件也可能導(dǎo)致問(wèn)題，特別是在高頻率下。一種情況是接地引線電感。圖 2 顯示的接地引線長(zhǎng)度約為 4.3 英寸 (11 cm)。它有很大的電感。當(dāng)探頭連接時(shí)，電感兩端的任何電壓都將與信號(hào)串行。讓接地路徑長(zhǎng)度盡可能短是可取的做法。為此，探頭附帶提供了多種配件。其中包括探頭尖端接地和 BNC 適配器，可用于這種目的。圖 4 比較了使用不同接地配件來(lái)測(cè)量階躍信號(hào)的結(jié)果，上升時(shí)間為 3 納秒 (ns)。

圖 4：顯示接地引線電感對(duì)信號(hào)的影響：讓接地引線盡可能短是可取的做法，因?yàn)樗c信號(hào)串行產(chǎn)生電感。

圖 4 中的黃色軌跡是來(lái)自發(fā)生器的信號(hào)，它使用 50 Ω 輸入端接進(jìn)行測(cè)量得到，將作為信號(hào)質(zhì)量的基準(zhǔn)。紅色軌跡為使用 11 cm 接地引線的結(jié)果。引線電感兩端形成的信號(hào)的高頻分量導(dǎo)致了可觀察到的波形過(guò)沖。探頭尖端接地和 BNC 適配器具有大致相同的響應(yīng)，但過(guò)沖卻小得多，因?yàn)榻拥芈窂介L(zhǎng)度更短，且各自串聯(lián)電感也比較低。

正如上文所述，只有在信號(hào)具有很大的高頻分量時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)這種效果。如果使用正弦波進(jìn)行相同的測(cè)量，差異可能根本不明顯。在使用探頭時(shí)，請(qǐng)牢記這些效應(yīng)。

為示波器選擇備選探頭有些時(shí)候，測(cè)量應(yīng)用可能需要不同的示波器探頭。例如，電源測(cè)試既需要直接連接，以便進(jìn)行紋波測(cè)量，又需要 x10 高阻抗探頭，以便測(cè)量電壓軌。如果必須在兩個(gè)探頭之間切換，那將會(huì)耗費(fèi)很多時(shí)間，但 Digi-Key 列出了多個(gè) x1/x10 可切換探頭。這意味著用戶無(wú)需更換探頭，但如何確定適當(dāng)?shù)奶娲筋^呢？

第一個(gè)步驟是確定測(cè)量所需的帶寬。在本例中，100 MHz 以下的探頭帶寬即可滿足需求。確定探頭的最大額定電壓，以確保它符合測(cè)量要求。最后，確認(rèn)示波器的輸入電容在探頭 x10 規(guī)范的補(bǔ)償范圍內(nèi)。

SP300B x1/x10 可切換探頭非常適合與具有 15 pF 輸入電容的 HDO 4104A 示波器配合使用，帶寬為 300 MHz，最大輸入為 300 伏特，補(bǔ)償范圍為 10 至 35 pF。

結(jié)論要正確應(yīng)用高阻抗無(wú)源探頭，就需要掌握有關(guān)測(cè)試問(wèn)題和技術(shù)的基本知識(shí)，還需要具備一些經(jīng)驗(yàn)，此類(lèi)探頭是一種很好的通用工具，用于將示波器連接到測(cè)試電路。請(qǐng)記住，它們并不是探測(cè)問(wèn)題的唯一解決方案，但提供了經(jīng)濟(jì)高效的著手點(diǎn)。

編者按：這篇有關(guān)有源探頭的文章是關(guān)于探頭及其正確使用方法的三部曲系列文章的第二篇。第 1 部分介紹了高阻抗無(wú)源探頭。本文將討論單端、差分、高壓差分有源探頭。第 3 部分將介紹電流探頭。

與無(wú)源探頭相比，有源探頭可提供更大的帶寬和更低的輸入電容。在本文中，我們將對(duì)照無(wú)源探頭來(lái)介紹有源探頭的特征。我們將同時(shí)對(duì)單端和差分探頭進(jìn)行研究，另外還將介紹探頭配件的正確使用方法。

為什么使用有源探頭？無(wú)源探頭非常適合帶寬在 50 MHz 以下的測(cè)量應(yīng)用。這是因?yàn)闊o(wú)源探頭的輸入電容在 9 或 10 皮法 (pF) 范圍內(nèi)。這樣可以加載受測(cè)試器件。這些負(fù)載效應(yīng)隨著頻率提高而增加。為了避免這種負(fù)載效應(yīng)，有源探頭在無(wú)源探頭的補(bǔ)償衰減器和示波器輸入之間插入了一個(gè)放大器（圖 1）。

該放大器對(duì)連接電纜進(jìn)行緩沖，讓電纜能夠端接到標(biāo)稱(chēng)值為 50 Ω 的特征阻抗。這樣可將探頭與電纜的容性負(fù)載和示波器的輸入電路隔離開(kāi)。該放大器旨在最大程度減小輸入電容，標(biāo)稱(chēng)值為 4 pF。而補(bǔ)償衰減器進(jìn)一步減小了此電容。為實(shí)現(xiàn) 10:1 衰減，預(yù)期的輸入電容約為 0.4 pF。但是，輸入保護(hù)電路和探頭尖端五金額外增加了電容。

Teledyne LeCroy ZS1000 1 GHz 單端有源探頭是典型的有源探頭，具有 0.9 pF 的輸入電容和 1 MΩ 的輸入電阻。

圖 1：高阻抗無(wú)源探頭和單端有源探頭的簡(jiǎn)化原理圖，放大器對(duì)連接電纜和示波器輸入進(jìn)行緩沖，同時(shí)提供低輸入電容。

低輸入電容擴(kuò)大了有源探頭的有用頻率范圍。在圖 2 中可以看到這一點(diǎn)，該圖將 10:1 高阻抗無(wú)源探頭的輸入阻抗與 ZS1000 的輸入阻抗進(jìn)行了比較。

相比無(wú)源探頭的 10 MΩ 輸入阻抗和 9.·5 pF 輸入電容，ZS1000 的輸入阻抗為 1 MΩ，輸入電容為 0.9 pF。在高于 20 kHz 的頻率下，ZS1000 的輸入阻抗高得多，因而信號(hào)負(fù)載較小。在 500 MHz 的頻率下，ZS1000 的輸入阻抗為 354 Ω，而無(wú)源探頭的輸入阻抗則為 34 Ω。

圖 3：使用 50Ω直接連接、無(wú)源探頭、ZS 系列有源探頭時(shí)，示波器對(duì)快速邊沿的響應(yīng)。

50 Ω 直接連接的響應(yīng)被用作參考波形。有源探頭響應(yīng)與參考波形幾乎無(wú)法區(qū)分。由于輸入電容較高，無(wú)源探頭響應(yīng)有圓角。注意測(cè)量的上升時(shí)間。參考波形的上升時(shí)間（參數(shù)讀數(shù) P1）為 456 皮秒 (ps)，有源探頭 (P2) 的上升時(shí)間則為 492 皮秒。無(wú)源探頭的上升時(shí)間 (P3) 為 1.8 納秒 (ns)。

在帶寬相同的情況下，有源探頭的性能通常優(yōu)于無(wú)源探頭。但還必須記住，有源探頭需要電源。由于這個(gè)原因，有源探頭幾乎針對(duì)不同制造商的示波器均提供了專(zhuān)用連接器。對(duì)于 ZS1000 有源探頭，它配備了 Teledyne LeCroy ProBus 接口，用于從示波器為探頭供電。該接口讓探頭與示波器連為一體，因而示波器的前面板可以感應(yīng)和完全控制探頭。

與無(wú)源探頭相比，有源探頭的輸入電壓范圍也比較小。對(duì)這一點(diǎn)需要特別注意，以防止損壞探頭。ZS1000 探頭的輸入電壓范圍為 ±8 伏特，最大無(wú)損電壓為 20 伏特。此電壓范圍大于當(dāng)前使用的任何邏輯電平的電壓需求，因而這些探頭非常適用于高速邏輯測(cè)量。

探頭配件ZS1000 探頭附帶了多種配件（圖 4）。請(qǐng)注意，大多數(shù)探頭尖端和接地引線非常小。物理尺寸較小意味著電容和電感較低，這意味著受測(cè)試電路的負(fù)載較小。較長(zhǎng)的接地引線和微型夾適用于低頻應(yīng)用，它們?cè)黾拥碾娍共⒉粫?huì)影響測(cè)量。

圖 4：ZS1000 1 GHz 有源探頭附帶了大量配件，包括適用于低頻信號(hào)的長(zhǎng)接地引線，還有各種尖端，它們讓用戶能夠更容易對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行操作。

標(biāo)準(zhǔn)探頭尖端是針對(duì)常規(guī)探測(cè)而設(shè)計(jì)的。彈針式尖端和接地引線提供了垂直順性，確保了有效接觸，而不產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)臋C(jī)械壓力。除了在最尖端處之處，IC 尖端是絕緣的，旨在防止相鄰的 IC 引腳意外短路。彎曲尖端非常適合在相鄰元器件下方進(jìn)行探測(cè)，適用于探頭必須與板保持平行的應(yīng)用。方針適配器傳送信號(hào)和接地引線，采用標(biāo)準(zhǔn)的 2.54 mm 引腳間距。

接地引線包括窄型和寬型接地片。接地片具有低電感接地連接的優(yōu)點(diǎn)。它們通常與銅墊配合使用。銅墊背側(cè)具有粘性，粘貼到 IC 上。然后，它可以直接焊接到 IC 接地引線，提供接地電感很低的連接。偏移接地的目的是連接到探頭接地插座并環(huán)繞探頭。這使探頭尖端和接地都能保持小間距，同時(shí)讓接地引線非常短。

差分探頭差分探頭可測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入端之間的電壓差。單端探頭可測(cè)量單個(gè)點(diǎn)和地面之間的電壓，而差分探頭無(wú)需接地即可測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入端之間的電壓。當(dāng)需要在不以地面為基準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)模式電源中的線路端電路上進(jìn)行測(cè)量時(shí)，這是非常有用的。

由于差分探頭測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入端之間的差值，因此兩個(gè)輸入端共同的信號(hào)，稱(chēng)為共模信號(hào)，將被抵消或幅度顯著減小。這意味著兩個(gè)輸入端共同的偏置電平、噪聲、串?dāng)_可能被抵消，至少幅度會(huì)顯著減小。

下面顯示了差分探頭的概念框圖（圖 5）。圖中包括一個(gè)受測(cè)試器件，模型為差分源，具有共模元件。

差分探頭的核心元件是差分放大器。差分放大器輸出是 + 和 – 輸入端之差。在差分放大器前面，電路看起來(lái)像是兩個(gè)單端有源探頭。如圖所示，差分探頭輸入端連接到通用差分源，包括兩個(gè)差分元件 Vp 和 Vn，還有一個(gè)共模源 Vcom。

理想的差分探頭的工作方式如下：上方 (+) 探頭輸入端的電壓為 Vp + Vcom。下方 (-) 探頭輸入端的電壓為 – Vn + Vcom。將這些輸入施加到差分放大器上，會(huì)產(chǎn)生 Vp+Vn 的輸出，假定單位增益。共模信號(hào)現(xiàn)已消除。

共模信號(hào)在差分探頭中衰減的程度取決于共模抑制比 (CMRR)。CMRR 是差分探頭的差分增益與共模增益的功率比，以分貝 (dB) 表示。CMRR 通常取決于頻率，隨著頻率提高而降低，且通常指定為多個(gè)頻率。

Teledyne LeCroy ZD1000 探頭就是一例 1 GHz 帶寬差分探頭，差分輸入范圍為 ±8 伏特，在 60 Hz 頻率下 CMRR 為 60 dB（圖 6）。該探頭旨在用于 Teledyne LeCroy 示波器。其差分輸入電阻為 120 kΩ，差分輸入電容小于 1 pF。

圖 6：使用小型 IC 適配器的 ZD1000 差分探頭。這些探頭尖端一側(cè)有絕緣，以防止與相鄰 IC 引腳短路。它們還具有低電感電阻補(bǔ)償，以減少電感峰值。

ZD1000 還包括多個(gè)探頭尖端適配器，以滿足很多探測(cè)應(yīng)用的需求。要記住，差分探頭的探測(cè)配置應(yīng)該是對(duì)稱(chēng)的，兩個(gè)輸入端都使用相同的適配器，以達(dá)到盡可能最好的 CMRR。

高電壓差分探頭差分探頭的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是輸入不以地面為基準(zhǔn)，具有衰減共模信號(hào)的能力。在測(cè)試開(kāi)關(guān)模式電源器件時(shí)，這些特性也可能是非常有用的，在這種情況下，線路側(cè)不以地面為基準(zhǔn)。高壓差分探頭，例如 Teledyne LeCroy HVD3106，適用于此類(lèi)應(yīng)用（圖 7）。

圖 7：Teledyne LeCroy HVD3106 探頭和相關(guān)配件的設(shè)計(jì)目的是按照 IEC/EN 61010-31:2015 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全的高壓探測(cè)。

該探頭的最大差分電壓為 1500 伏特。實(shí)現(xiàn)如此寬的電壓范圍的方法是在差分放大器前面使用 500:1 衰減。在 60 Hz 的頻率下，探頭的 CMRR 為 85 dB。此外，探頭及其配件的物理配置的目的是小心探測(cè)高電壓，安全等級(jí)符合 IEC/EN 61010-31:2015 標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論有源探頭具有增加帶寬和降低探頭負(fù)載的優(yōu)點(diǎn)。差分探頭的價(jià)值在于增加地面隔離能力，減少共模信號(hào)。而專(zhuān)有接口可將這些探頭完全集成到示波器用戶接口中，使得安裝和操作更加簡(jiǎn)單。

国产毛片a精品毛-国产毛片黄片-国产毛片久久国产-国产毛片久久精品-青娱乐极品在线-青娱乐精品

電子工程網(wǎng)