示波器的工作原理及挑选方法分享2
发布时间：2021/7/13 17:50:00被广泛使用的电子测量仪器—示波器，它的附件跟探头的工作原理是如何进行的，挑选的标准是怎样的呢？与小编一起来探索答案吧！
1. 支持更多探头配件，使检测更加灵活;
2. 保护投资，最昂贵的是探头放大器 (一个探头放大器可以支持多种检测方法，这以前需要几个探头来实现); 同时，探头附件保护探头放大器 (即使探头附件损坏，价格也相对便宜);
3. 这种设计方法易于实现高带宽。
【图1探头附件】
这些探头附件，主要包括以下几种：
1、点测探头附件（包括：单端点测和差分点测）；
2、焊接探头附件（包括：单端焊接和差分焊接，分离式的ZIF焊接）；
3、插孔探头附件；
4、差分SMA探头附件（示波器一般直接支持SMA连接，但是如果被测信号需要上拉如HDMI，则必须使用SMA探头附件）。
探头附件的电路结构如下图所示：
1、探头附件的尖端部分会有一对阻尼电阻 (通常为82ohm)，用于消除探头附件尖端部分电感的共振效应;
2、探针尖端后一部分是25Kohm的电阻，它决定了探头的输入阻抗 (直流输入阻抗是电阻: 单端25Kohm，差分50Kohm)，这种电阻使得传输到探头放大器部分的被测信号的功率非常小，从而不会对被测信号产生很大的影响。
3、在25kohm的电阻后面是同轴传输线，它负责将小信号传输到放大器。这条传输线的长度可以很长也可以很短。可以在中间添加衰减器或耦合电容器。
4、同轴传输线连接到放大器，放大器匹配50欧姆 (差分100欧姆匹配)。
【图2有源探头附件的结构】
为了保持探头的精度，有源探头需要在恒温状态下工作，因此，探头放大器不能放在高低温箱中，以便在高低温环境下测试被测电路板。从探头附件结构可以看出，中间50欧姆传输线的长度不影响检测，因此可以使用长同轴电缆或扩展同轴电缆，让该同轴电缆伸入高低温盒，用于在高低温切换下测试被测电路板。下图显示了N5450A扩展电缆。使用N5381A焊接探头附件，可在-55 ° 至150 ° 的温度范围内工作。
【图3高低温探头结构原理】
使用N5450A扩展电缆和N5381A探头附件，使用1169A 12GHz探头放大器，在-55°和150°环境下的频响曲线如下图所示，可见能够满足高速信号测试的要求。 【图4高低温探头在高低温下的频响】 【图5不同探头附件测试结果对比】 【图6探头验证夹具】 4、通过比较参考波形、通道1的波形和连接到探头的通道2的波形，您可以通过测试参数直观地看到或读出这三个参数之间的差异，您可以验证探头和探头附件的影响。 【图7探头验证连接和原理】 下图显示了实际验证的示例。图A通过同轴电缆将示波器外的AUX OUT连接到测试夹具，测试夹具的另一端通过SMA-PBNC适配器连接到示波器的通道 (此示例连接到通道3)，并且探头连接到通道1。此时，调整屏幕上的波形，这将导致出现边缘阶跃波形，如图C所示，并将该波形存储为参考波形。如图B所示，已验证的探针和附件是测试夹具的点测量。如图D所示，屏幕上出现3个波形，蓝色是参考波形，绿色是受探头影响的测量波形，黄色是探头显示的波形。通过测试上升时间参数和超速参数，可以确认探头和探头附件的性能。 【图8探头验证实例】
图A显示了12GHz 1169A差分探头和N5381A 12ghz焊接探头附件的测试结果，几乎完全再现了测量信号;
图C显示了使用12GHz 1169A差分探头和更长的测试引线的测试结果，并且显示的信号具有较大的过射;
D图显示了使用4GHz 1158A单端探头和更长的测试引线的测试结果。显示的信号几乎是大失真的正弦波。
1、如果探头未接触信号线，屏幕上将出现原始波形，该波形存储为参考波形;
2、当使用探头检测信号线时，通道1的波形会发生变化。改变的波形是受探头和探头附件影响的测量信号;
3、此时，连接探头的通道2中会出现波形，这是探头测试的波形;
