探頭的主要技術(shù)指標(biāo)和使用注意事項(xiàng)

探頭的主要技術(shù)指標(biāo)和使用注意事項(xiàng)
1.1 帶寬和上升時(shí)間

　　探頭的帶寬是指導(dǎo)致探頭響應(yīng)輸出幅度下降到70.7%（-3dB）的頻率。上升時(shí)間是指探頭對(duì)步進(jìn)函數(shù)10~90%的響應(yīng)，表明了探頭可以從頭部到示波器輸入傳送的快速測(cè)量轉(zhuǎn)換。大多數(shù)探頭，帶寬與上升時(shí)間乘積接近0.35。在很多情況下，帶寬由脈沖上升時(shí)間驗(yàn)證來(lái)保證最小失真。

　　1.2 電容

　　探頭頭部電容指標(biāo)是指探頭探針上的電容，是探頭等效在被測(cè)電路測(cè)試點(diǎn)或被測(cè)設(shè)備上的電容。探頭對(duì)示波器一端也等效成一個(gè)電容，這個(gè)電容值應(yīng)該與示波器電容相匹配。對(duì)10×和100×探頭，這一電容稱(chēng)為補(bǔ)償電容，它不同于探頭頭部電容。下面將繼續(xù)介紹補(bǔ)償電容。

　　1.3 畸變(Aberration)

　　畸變是輸入信號(hào)預(yù)計(jì)響應(yīng)或理想響應(yīng)的任何幅度偏差。在實(shí)踐中，在快速波形轉(zhuǎn)換之間通常會(huì)立即發(fā)生畸變，其表現(xiàn)為所謂的“減幅振蕩”。沒(méi)有規(guī)定極限畸變的高頻探頭可以提供使人完全誤解的測(cè)量。存在畸變可以說(shuō)明嚴(yán)重失真的帶寬和滾降(roll-off)特性。

　　1.4 衰減系數(shù)

　　當(dāng)正確接上終端時(shí)，探頭應(yīng)該有恒定的衰減系數(shù)。衰減系數(shù)是輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的比值。某些探頭的可能會(huì)有可以選擇的衰減系數(shù)，典型的衰減系數(shù)是1×、10×和100×。1×檔和10×檔電路如圖4所示，這兩部分電路均由電阻電容組成。 斜嘴鉗 | 溶氧計(jì) | 粘度計(jì) | 真空表 | 示波表 | 粒子計(jì)數(shù)器 | 頻閃儀 | 鉗子 | 溫濕度儀 | 電阻測(cè)試儀 | 發(fā)生器

　　1.5 探頭衰減補(bǔ)償

　　所謂探頭衰減補(bǔ)償是指當(dāng)示波器和探頭配合使用時(shí)，調(diào)整探頭中的可變電容，以使頻率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。探頭補(bǔ)償意味著在探頭末端和示波器的輸入端之間頻率補(bǔ)償。探頭末端與示波器的輸入端的關(guān)系如圖5所示，調(diào)節(jié)C2可得如下關(guān)系：

　　示波器的輸入電阻雖然只有1MΩ，但是與其并聯(lián)的輸入電容卻根據(jù)機(jī)種的不同而有差異。即使是同一機(jī)種，每個(gè)通道上的輸入電容也不相同，所以，改變了示波器和探頭的組合，相應(yīng)的也要改變探頭的相位補(bǔ)償。

　　探頭校準(zhǔn)的方法如下：將探頭與探頭校準(zhǔn)的方波信號(hào)輸出端子相連，探頭的特性為最佳狀態(tài)時(shí)，請(qǐng)用改錐調(diào)整探頭上的頻率補(bǔ)償微調(diào)電容器進(jìn)行校準(zhǔn)。
　 
　　1.6 額定最大電壓

　　額定最大電壓由DC + peak AC決定，即輸出電壓的直流值和交流峰值的總和不能超過(guò)示波器的額定電壓最大值，如果超過(guò)這個(gè)額定最大電壓，會(huì)損壞探頭。

　　1.7 電壓額定值隨頻率的下降

　　電壓探頭在低頻時(shí)的最大輸入電壓有明確的規(guī)定，隨著頻率的增加輸入電壓會(huì)相應(yīng)降低。對(duì)于高頻探頭必須注意輸入電壓隨頻率的變化，在頻率高于1MHz時(shí)允許的輸入電壓隨頻率的增加而急劇下降。

使用注意事項(xiàng) 
將待測(cè)信號(hào)正確接入示波器是測(cè)試工作的第一步，這里我們主要介紹探頭與被測(cè)電路連接時(shí)的注意事項(xiàng)。

　　1. 探頭與被測(cè)電路連接時(shí)，探頭的接地端務(wù)必與被測(cè)電路的地線(xiàn)相聯(lián)。否則在懸浮狀態(tài)下，示波器與其他設(shè)備或大地間的電位差可能導(dǎo)致觸電或損壞示波器、探頭或其他設(shè)備。

　　2. 測(cè)量建立時(shí)間短的脈沖信號(hào)和高頻信號(hào)時(shí)，請(qǐng)盡量將探頭的接地導(dǎo)線(xiàn)與被測(cè)點(diǎn)的位置鄰近。接地導(dǎo)線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)引起振鈴或過(guò)沖等波形失真。如圖7所示。

　　3. 為避免接地導(dǎo)線(xiàn)影響對(duì)高頻信號(hào)的測(cè)試，建議使用探頭的專(zhuān)用接地附件。如圖8所示為典型通用電壓探頭所帶有的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試附件。

　　4. 為避免測(cè)量誤差，請(qǐng)務(wù)必在測(cè)量前對(duì)探頭進(jìn)行檢驗(yàn)和校準(zhǔn)，探頭衰減補(bǔ)償?shù)男��?zhǔn)原理和方法我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)介紹過(guò)，這里不再贅述。

　　5. 對(duì)于高壓測(cè)試，要使用專(zhuān)用高壓探頭，分清楚正負(fù)極后，確認(rèn)連接無(wú)誤才能通電開(kāi)始測(cè)量。

　　6. 對(duì)于兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)都不處于接地電位時(shí)，要進(jìn)行“浮動(dòng)”測(cè)量，也稱(chēng)差分測(cè)量，要使用專(zhuān)業(yè)的差分探頭。

　　7 總結(jié)

　　探頭對(duì)示波器測(cè)量至關(guān)重要，所以要求探頭對(duì)探測(cè)的電路影響必須達(dá)到最小，并希望對(duì)測(cè)量值保持足夠的信號(hào)保真度。如果探頭以任何方式改變信號(hào)或改變電路運(yùn)行方式，示波器會(huì)看到實(shí)際信號(hào)的失真結(jié)果，進(jìn)而可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果，或者誤導(dǎo)性的測(cè)量結(jié)果。通過(guò)以上介紹可知，探頭的選購(gòu)和正確使用有許多值得注意的地方，只有與示波器和被測(cè)電路都匹配良好的探頭才是您該選擇和使用的探頭。