《模拟与数字电路实验》参考资料：示波器基础_示波器探头说明（Tektronix 初级读本——探头入门）.pdf_大学文库

目录第 1 章: 探头－测量质量的关键环节…………………………………………………………………………………………………… 1 什么是探头…………………………………………………………………………………………………………………………………1 理想的探头…………………………………………………………………………………………………………………………………2 现实的探头…………………………………………………………………………………………………………………………………4 选择正确的探头……………………………………………………………………………………………………………………………8 一些探头的使用技巧………………………………………………………………………………………………………………………8 小结…………………………………………………………………………………………………………………………………………10 第 2 章: 对于不同的应用需要使用不同的探头……………………………………………………………………………………… 11 为何有如此多种的探头？…………………………………………………………………………………………………………………11 不同的探头类型及他们的好处……………………………………………………………………………………………………………13 浮动测量法…………………………………………………………………………………………………………………………………18 探头附件……………………………………………………………………………………………………………………………………20 第 3 章: 探头如何影响你的测量结果……………………………………………………………………………………………………23 源极阻抗的影响……………………………………………………………………………………………………………………………23 电容负载效应………………………………………………………………………………………………………………………………23 带宽考虑……………………………………………………………………………………………………………………………………25 如何面对探头效应…………………………………………………………………………………………………………………………29 第 4 章: 理解探头的详细说明……………………………………………………………………………………………………………31 畸变(通用)…………………………………………………………………………………………………………………………………31 安培秒乘积(电流探头)……………………………………………………………………………………………………………………31 衰减因数(通用的)…………………………………………………………………………………………………………………………31 精确度(通用)………………………………………………………………………………………………………………………………31 带宽(通用)…………………………………………………………………………………………………………………………………32 电容(通用)…………………………………………………………………………………………………………………………………32 共模抑制比(CMRR)(差动探头)…………………………………………………………………………………………………………32 CW 电流测量能力的频率衰变 (电流探头)………………………………………………………………………………………… 33 衰减时间常数(电流探头)…………………………………………………………………………………………………………………33 直流电流(电流探头)………………………………………………………………………………………………………………………33 插入阻抗(电流探头)………………………………………………………………………………………………………………………33 输入电容(通用)……………………………………………………………………………………………………………………………33 输入电阻(通用)……………………………………………………………………………………………………………………………33 最大额定输入电流(电流探头)……………………………………………………………………………………………………………33 最大峰值脉冲电流(电流探头)……………………………………………………………………………………………………………33 最大额定电压(通用)………………………………………………………………………………………………………………………33 传输延迟(通用)……………………………………………………………………………………………………………………………33 上升时间(通用)……………………………………………………………………………………………………………………………34 正切噪声(电流探头)………………………………………………………………………………………………………………………34 温度范围(通用)……………………………………………………………………………………………………………………………34 第 5 章: 探头选择指南……………………………………………………………………………………………………………………35 了解信号源…………………………………………………………………………………………………………………………………35 示波器问题…………………………………………………………………………………………………………………………………37 选择正确的探头……………………………………………………………………………………………………………………………38 第 6 章: 高级探测技术……………………………………………………………………………………………………………………39 地线问题……………………………………………………………………………………………………………………………………39 差动测量法…………………………………………………………………………………………………………………………………42 小信号测量…………………………………………………………………………………………………………………………………45

附录 A: 安全警告的解释…………………………………………………………………………………………………………………47 遵守所有终端设备的额定值………………………………………………………………………………………………………………47 使用适当的接地处理………………………………………………………………………………………………………………………47 适当联接与断开探头………………………………………………………………………………………………………………………48 避免裸露的电路……………………………………………………………………………………………………………………………48 当操作探头时避免射频灼伤………………………………………………………………………………………………………………48 不要在没有屏蔽保护的情况下操作探头…………………………………………………………………………………………………48 不要在湿、潮的条件下操作………………………………………………………………………………………………………………48 不要在易爆的空气中操作…………………………………………………………………………………………………………………48 不要在怀疑有故障的情况下操作…………………………………………………………………………………………………………48 保持探头表面干净且干燥…………………………………………………………………………………………………………………48 不要将探头浸入液体………………………………………………………………………………………………………………………48 附录 B : 词汇表………………………………………………………………………………………………………………………… 49

第一章:探头-测量质量的关键环节探头对于示波器测量是非常关键的,为了理解其重要性,把探头从示波器且尝试测量,我们知道这是不可能的, 作为电路连接,这些探头连接于被测信号与示波器输入通道之间。探头对于示波器测量是非常重要的,另探头对于测量质量也是非常关键的。把一个探头连结到一个电路可能影响电路的运行,并且,归根结底,示波器也只是能够显示和测量探头传送回来的输入信号此,探头对于被测回路,必须有最小的影响,同时对想要测量地信号应保证足够的保真度。如果探头不能保持信号的保真度,如果它以任何方式改变信号头的优势和劣势,并且学习正确使用探是的把信号源连结到示波器的输入通道头的重要提示和技巧。的一种设备或电路网络。或改变一个电路的动作,示波器将显示实际信号的一个畸变的型式。其结果会在图1-1中加以说明,探头在此测量图导致出错的或者误导的测量探头是什么? 第一步,让我们确定示波器探头是什么。头事实上无论它是什么,它必须在信号实质上,探头是示波器测量链的第一个从本质上讲,探头是在一个测试点或信源和示波器输入之间提供足够便利的和链环。并且这个测量链环的强度同依赖号源和一台示波器之间儆的物理及电路高质量的连接(图1-2)。适当的连接有3 示波器一样依赖于探头。应用一个不适的连接。依据你的测量需求,这个连接个关键性的定义问题物理连接,对电路当的或者不良的探头会削弱这第一个链能象一段电线一样简单或者会非常的精运行的影响,及信号的传送。环并最终影响整个测量链路的质量。在密复杂,例如一根有源差分探头。从这这一章和后面的一章,你将学习各种探一点,我们可以充分地说,示波器探头 Circuit Probe Under Compensation Test Point 图1-1.探头是在示波器和测试点之间进行物理和电路连接的设备图12.大多数探头由一个探头尖,一根探头电缆线,及一个补偿盒或其它类型的信号调节网络组成

第一章：探头 - 测量质量的关键环节探头对于示波器测量是非常关键的，为了理解其重要性，把探头从示波器断开，并且尝试测量，我们知道这是不可能的，必须使用一种探头作为电路连接，这些探头连接于被测信号与示波器输入通道之间。探头对于示波器测量是非常重要的，另外探头对于测量质量也是非常关键的。把一个探头连结到一个电路可能影响电路的运行，并且，归根结底，示波器也只是能够显示和测量探头传送回来的输入信号。因此，探头对于被测回路，必须有最小的影响，同时对想要测量地信号应保证足够的保真度。如果探头不能保持信号的保真度，如果它以任何方式改变信号或改变一个电路的动作，示波器将显示实际信号的一个畸变的型式。其结果会导致出错的或者误导的测量。实质上，探头是示波器测量链的第一个链环。并且这个测量链环的强度同依赖示波器一样依赖于探头。应用一个不适当的或者不良的探头会削弱这第一个链环，并最终影响整个测量链路的质量。在这一章和后面的一章，你将学习各种探头的优势和劣势，并且学习正确使用探头的重要提示和技巧。探头是什么？第一步，让我们确定示波器探头是什么。从本质上讲，探头是在一个测试点或信号源和一台示波器之间做的物理及电路的连接。依据你的测量需求，这个连接能象一段电线一样简单或者会非常的精密复杂，例如一根有源差分探头。从这一点，我们可以充分地说，示波器探头是的把信号源连结到示波器的输入通道的一种设备或电路网络。在图 1-1 中加以说明，探头在此测量图中作为一个未定义的方框而被指明。探头事实上无论它是什么，它必须在信号源和示波器输入之间提供足够便利的和高质量的连接(图 1-2 )。适当的连接有3 个关键性的定义问题-物理连接，对电路运行的影响，及信号的传送。图 1-1. 探头是在示波器和测试点之间进行物理和电路连接的设备。图1-2. 大多数探头由一个探头尖，一根探头电缆线，及一个补偿盒或其它类型的信号调节网络组成。 1

使用一台示波器进行测量时,你应首先理想的探头新术语物理上将探头置于测试点。若要使这在理想世界中,理想的探头将提供下列带宽-一个连续的频段,即电路或阿路传送信成为可能绝大多数探头须有至少一、两关键的属性号时,信号中频功率处至信号功率衰减小于3B处米的与他们连接的电缆线,如图12所。连接简单和便利 (参考图15)。示。在进行电路测量时,这段电缆线的·绝对的信号保真度负载作用一加于源的负载从源分流电流的过程。存在使示波器可以放置于手推车的固定。零信号源极负载位置或者工作台上,而探头可以在各个 ·完全的噪音抗扰性测试点之间移动。然而对这种便利是有所折衷的,探头电缆线减小了探头的带连接简易和便利。一个连接到测试点的宽。电缆线越长,减小的越大。物理连接已经作为探测的关键要求之除了电缆线的长度,大多数探头也右被论及。使用理想的探头,你应该能够探头头,或者说手柄,其上有一个探使物理连接简单及便利。头尖。探头头使你能够手持探头从而操对于小型化电路,如高密度的表面装配纵探头尖与测试点接触,通常,这个探技术(SM)电路,微型探头及多种类的头尖以弹簧钩的形式把探头连接附着于为SMT设备设计的探头尖适配器,能够测试点上。使连接简易及便利。图1-3a所示,为这样的一个探头系统。在物理上把探头附着于测试点也在探头尖和示波器输入端之间建立了一个电路然而,这些探头,对于具有高电压和普 a.探测SMT设备连接通标准导线的工业功率电路而言,是太为了得到可用的测量结果,把探头附者了。于一个电路必须让它对电路动作具有最对于功率应用,需要应用更大尺寸的具小的影响,并且通过探头尖传送的信号有更多边缘保护的探头必须有足够的信号保真度,信号通过探图13b和表13C是此类探头的例子。头及线缆到达示波器的输入端图1-3b是一根高电压探头这三个问题…物理的附着,对电路动作的最小影响,足够的信号保真度共同成图13c是一个通用探头上的夹具。为选择合适的探头的主要因素。从这几个物理连接的例子可以看出,对 b高电压探头于所有的应用来说,没有唯一的理想的个更加复杂的论题,因此这份教材的探头尺过及外形结构,因此,我们设计大部分内容将讨论这些问题。然而,物了各种各样尺寸外形及结构的探头,从理的连接问题也不应该被忽略。在把而满足各种各样的应用和物理连接的要个探头连结到一个测试点的难点在于它求。会经常引起探头减小信号保真度的探测绝对信号保真度。理想的探头应该忠实地将信号从探头尖传送到示波器输入端换句话说,探头尖处的原有信号应当被忠实地复制到示波器输入端。 c.通用探头上的夹具图1-3多种多样的探头可应用于不同的技术应用及测量需求

新术语带宽－一个连续的频带段，即电路或网路传送信号时，信号中频功率处至信号功率衰减小于3dB处 (参考图 1-5 )。负载作用－加于源的负载从源分流电流的过程。使用一台示波器进行测量时，你应首先在物理上将探头置于测试点。若要使这成为可能，绝大多数探头须有至少一、两米的与他们连接的电缆线，如图 1-2 所示。在进行电路测量时，这段电缆线的存在使示波器可以放置于手推车的固定位置或者工作台上，而探头可以在各个测试点之间移动。然而对这种便利是有所折衷的，探头电缆线减小了探头的带宽。电缆线越长，减小的越大。除了电缆线的长度，大多数探头也有一个探头头，或者说手柄，其上有一个探头尖。探头头使你能够手持探头从而操纵探头尖与测试点接触，通常，这个探头尖以弹簧钩的形式把探头连接附着于测试点上。在物理上把探头附着于测试点也在探头尖和示波器输入端之间建立了一个电路连接。为了得到可用的测量结果，把探头附着于一个电路必须让它对电路动作具有最小的影响，并且通过探头尖传送的信号必须有足够的信号保真度，信号通过探头及线缆到达示波器的输入端。这三个问题 -- 物理的附着，对电路动作的最小影响，足够的信号保真度-共同成为选择合适的探头的主要因素。由于探头的影响并且由于信号保真度是一个更加复杂的论题，因此这份教材的大部分内容将讨论这些问题。然而，物理的连接问题也不应该被忽略。在把一个探头连结到一个测试点的难点在于它会经常引起探头减小信号保真度的探测操作。理想的探头在理想世界中，理想的探头将提供下列关键的属性：连接简单和便利绝对的信号保真度零信号源极负载完全的噪音抗扰性连接简易和便利。一个连接到测试点的物理连接已经作为探测的关键要求之一被论及。使用理想的探头，你应该能够使物理连接简单及便利。对于小型化电路，如高密度的表面装配技术( SMT ) 电路，微型探头及多种类的为SMT 设备设计的探头尖适配器，能够使连接简易及便利。图 1-3a所示，为这样的一个探头系统。然而，这些探头，对于具有高电压和普通标准导线的工业功率电路而言，是太小了。对于功率应用，需要应用更大尺寸的具有更多边缘保护的探头。图 1-3b 和表 1-3c 是此类探头的例子。图 1-3b 是一根高电压探头，图 1-3c 是一个通用探头上的夹具。从这几个物理连接的例子可以看出，对于所有的应用来说，没有唯一的理想的探头尺寸及外形结构，因此，我们设计了各种各样尺寸外形及结构的探头，从而满足各种各样的应用和物理连接的要求。绝对信号保真度。理想的探头应该忠实地将信号从探头尖传送到示波器输入端。换句话说，探头尖处的原有信号应当被忠实地复制到示波器输入端。 a. 探测 SMT 设备。 b. 高电压探头。 c. 通用探头上的夹具。图 1-3 多种多样的探头可应用于不同的技术应用及测量需求之中。 2

对于绝对保真度,探头电路从尖端到示有无限的阻抗,实质上它是一个开环电新术语波器输入,必须具有零衰减,无限带宽、路接入测试点。在实际情况中,具有负衰减一一个信号的振幅被减小的处理过程跨越所有频率的线性相位。这些理想的载零信号源的探头是没有的。因为一个相位一相对于基准点或某一波形,表达波形或波形需求事实上不可能完成,他们也是不切探头必须分流信号电流的微小数量以便分量的时间相关位置的一种方式。例如,由定义, 实际的。例如,当你处理音频信号时,并在示波器输入端显示信号电压。因此,当个余弦波具有零相位,一个正弦波是一个余弦波的不需要无限带宽的探头,也不需要那样使用一个探头时,对负载的信号源有要 90度相位变换的示波器。500MH就能覆盖大多的数字求。日标应当是通过选择适当的探头来线性相位一个网络的特性,对于测量正弦波,随信号、Ⅳ、和其他的一些典型的示波器减小载入量。应用。这时理想示波器也是不需要的,在着正弦波频率的增加,相位被线性变换,具有线性相位的网络,将能够保持非正弦波形中谐波的相对给定的操作带宽之内,绝对的信号保真完全噪音抗扰性。荧光灯和电扇电机只相位关系,因此,波形的相位关系没有畸变度是最终理想的状态是两种在我们环境中的噪音源。这些源能感应到附近电路及电缆线之上,导致负一跨在信号源上的阻抗一个开环电路是“空零信号源负载。电路被测试之后,测试噪音被加入到信号,因为噪音的易感应载”状态。点可认为或模拟为一个信号源。任何外性,简单的一条电线不应是示波器探头阻抗一阻碍或限制AC信号流动的过程阻抗以欧姆部的设备,例如一个探头,被接入测试的理想选择理想的示波器探头对所有表示,并且,由一个有阻抗力的部8和能起反作点都可看作在测试点之后信号源上附的噪音源具有完全的抗扰性,因此,送用的部件组成,它可以是容性阻抗x)或感性阻加的负载。外部的设备从电路(信号源)到示波器的信号与在测试点处相比,信抗(X)。阻抗以复数的形式表示为提取信号的同时,外部设备也充当负载。号中没有更多的干扰。然而噪音(干扰) Z=√R+ⅸ 这个载入过程,或者说信号的提取,在却在小信号测量时依然是个问题。特别测试点后改变了电路的动作,并且因此的是,在应用不同的测量方法时,共模或以幅值和相位表示,幅值()为: 改变了在测试点处被看到的信号。一根千扰问题常常出现,这将在以后的文章 M=R2+X 理想的探头导致了零信号负载。换句话中论述。相位0为: 说,它不从信号源分流任何信号电流。这就是说,对于零电流分流,探头必须具 0= arctan(X/R) 屏蔽一把接地良好的薄片导体物质,放置于电路和外部噪声源之间,这样,屏蔽材料拦截噪声信号,并且将它们同电路隔离开

新术语衰减－一个信号的振幅被减小的处理过程。相位－相对于基准点或某一波形，表达波形或波形分量的时间相关位置的一种方式。例如，由定义，一个余弦波具有零相位，一个正弦波是一个余弦波的 90 度相位变换。线性相位－一个网络的特性，对于测量正弦波，随着正弦波频率的增加，相位被线性变换，具有线性相位的网络，将能够保持非正弦波形中谐波的相对相位关系，因此，波形的相位关系没有畸变。负载－跨在信号源上的阻抗，一个开环电路是“空载”状态。阻抗－阻碍或限制AC信号流动的过程。阻抗以欧姆表示，并且，由一个有阻抗力的部件(R)和能起反作用的部件(X)组成，它可以是容性阻抗( XC )或感性阻抗( XL )。阻抗(Z)以复数的形式表示为： Z = R + jX 或以幅值和相位表示，幅值(M)为： M = R 2 + X 2 相位 q 为： q = arctan(X/R) 屏蔽－把接地良好的薄片导体物质，放置于电路和外部噪声源之间，这样，屏蔽材料拦截噪声信号，并且将它们同电路隔离开。对于绝对保真度，探头电路从尖端到示波器输入，必须具有零衰减，无限带宽、跨越所有频率的线性相位。这些理想的需求事实上不可能完成，他们也是不切实际的。例如，当你处理音频信号时，并不需要无限带宽的探头，也不需要那样的示波器。500MHz就能覆盖大多的数字信号、TV、和其他的一些典型的示波器应用。这时理想示波器也是不需要的，在给定的操作带宽之内，绝对的信号保真度是最终理想的状态。零信号源负载。电路被测试之后，测试点可认为或模拟为一个信号源。任何外部的设备，例如一个探头，被接入测试点，都可看作在测试点之后信号源上附加的负载。外部的设备从电路(信号源) 提取信号的同时，外部设备也充当负载。这个载入过程，或者说信号的提取，在测试点后改变了电路的动作，并且因此改变了在测试点处被看到的信号。一根理想的探头导致了零信号负载。换句话说，它不从信号源分流任何信号电流。这就是说，对于零电流分流，探头必须具有无限的阻抗，实质上它是一个开环电路接入测试点。在实际情况中，具有负载零信号源的探头是没有的。因为一个探头必须分流信号电流的微小数量以便在示波器输入端显示信号电压。因此，当使用一个探头时，对负载的信号源有要求。目标应当是通过选择适当的探头来减小载入量。完全噪音抗扰性。荧光灯和电扇电机只是两种在我们环境中的噪音源。这些源能感应到附近电路及电缆线之上，导致噪音被加入到信号。因为噪音的易感应性，简单的一条电线不应是示波器探头的理想选择。理想的示波器探头对所有的噪音源具有完全的抗扰性。因此，送到示波器的信号与在测试点处相比，信号中没有更多的干扰。然而噪音（干扰）却在小信号测量时依然是个问题。特别的是，在应用不同的测量方法时，共模干扰问题常常出现，这将在以后的文章中论述。 3

然而,对于AC信号,随着频率的增加,带宽和上升时间限制。带宽是一台示波新术语特性曲线戏剧性地产生变化(图1-4b)。器或探头设计的频率的范围。例如, 分布元素(LRC)-阻抗及电抗超过导线的示波AC信号的特性变化是因为:电线具有分根10M探头或示波器被设计为在高器:分布特性值相比总的器件值是非常的小的布电感q,电线具有分布电容()。分布至100MH的频率范围内进行测量。在电感反作用于C信号,在信号频率增加信号频率高于指定带宽时进行测量会导源-一信号电压或电流的起源点或单元:甚至可以是时,阻止C号通过分布电容反作用致不可预知的测量结果图15 FET(常效应晶体管)的一个极于AC信号,在信号频率增加时,减小AC在一般情况下,为了获得正确的振幅测上升时间一脉冲的上升沿转换时间,上升时间是脉信号电流通过的阻抗。这些反作用元件量,示波器的带宽应该比被测量的波形冲从10%振幅上升到90%振幅的时〔和C)的交互作用,与电阻元件(R)一的频率大5倍。“这条5倍规则”为非正起,成为随信号频率不同而变化的探头弦波高频成分保证了足够的带宽,例如阻抗方波。同样,为了测量波形,示波器必须理想的探头通过对探头的良好设计,控制探头的R、有足够的上升时间前面在对理想探头的讨论中,提及了几L、C元件,就能控制获得想要得到的信示波器或探头的上升时间定义为:当测个阻止实际探头达到理想状态的原因。号保真度,并使衰减及源负载超过指定量一个理想的、瞬时的上升脉冲时,所为了理解探头如何影响示波器的测量, 的频率示波器。测量的上升时间。为了合理精确地测量我们需要进一步研究探头的实际问题首先我们应当认识到,一个探头,就算即使是良好的设计,探头也时由他们的脉冲上升或下降时间,探头和示波器的它只是简单的一条电线,它也可能是一电路的本质所限制。当选择并且使用探上升时间之和应该是3~5倍快于被测脉个很复杂的电路。对于D信号(0H频头时,知道这些限制和他们的影响,是冲(图1-6) 率],探头作为一对导线与一系列电阻,非常重要的。他们就向一个终端电阻一样(图1-4a)。 Coloscope Groung Leic a DiriNINoR mrD 0 Ra)sunals O心 Graind LAM opern b Disinhutnd R, L, & C for AC snak 图14.探头是由分布式的阻抗、感抗、电容组成R,L,C) 图15.探头和示波器设计为在规定的带宽范围上进行测量。超越了3dB点的频率,信号振幅极度削弱,测量结果是无法预知的

新术语分布元素( L, R, C ) －阻抗及电抗超过导线的示波器；分布特性值相比总的器件值是非常的小的。源－信号电压或电流的起源点或单元；甚至可以是 FET (常效应晶体管)的一个极。上升时间－脉冲的上升沿转换时间，上升时间是脉冲从 10% 振幅上升到 90% 振幅的时间。理想的探头前面在对理想探头的讨论中，提及了几个阻止实际探头达到理想状态的原因。为了理解探头如何影响示波器的测量，我们需要进一步研究探头的实际问题。首先我们应当认识到，一个探头，就算它只是简单的一条电线，它也可能是一个很复杂的电路。对于DC 信号( 0 Hz 频率)，探头作为一对导线与一系列电阻，他们就向一个终端电阻一样。(图 1-4a )。然而，对于AC 信号，随着频率的增加，特性曲线戏剧性地产生变化(图 1-4b )。 AC 信号的特性变化是因为：电线具有分布电感(L)，电线具有分布电容(C)。分布电感反作用于AC信号，在信号频率增加时，阻止AC信号通过。分布电容反作用于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC 信号电流通过的阻抗。这些反作用元件 (L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一起，成为随信号频率不同而变化的探头阻抗。通过对探头的良好设计，控制探头的R 、 L 、C元件，就能控制获得想要得到的信号保真度，并使衰减及源负载超过指定的频率示波器。即使是良好的设计，探头也时由他们的电路的本质所限制。当选择并且使用探头时，知道这些限制和他们的影响，是非常重要的。带宽和上升时间限制。带宽是一台示波器或探头设计的频率的范围。例如，一根 100 MHz 探头或示波器被设计为在高至 100 MHz 的频率范围内进行测量。在信号频率高于指定带宽时进行测量会导致不可预知的测量结果。 (图 1-5 ) 在一般情况下，为了获得正确的振幅测量，示波器的带宽应该比被测量的波形的频率大 5 倍。“这条5倍规则”为非正弦波高频成分保证了足够的带宽，例如方波。同样，为了测量波形，示波器必须有足够的上升时间。示波器或探头的上升时间定义为：当测量一个理想的、瞬时的上升脉冲时，所测量的上升时间。为了合理精确地测量脉冲上升或下降时间，探头和示波器的上升时间之和应该是 3～5 倍快于被测脉冲。(图 1-6 )。图 1-5 . 探头和示波器设计为在规定的带宽范围上进行测量。超越了 3 dB 点的频率，信号振幅极度削弱，测量结果是无法预知的。图 1-4 .探头是由分布式的阻抗、感抗、电容组成。( R, L, C )。 4

入一台示波器时,你将得到一套新的带是一个典型的示波器灵敏度范围。在8格新术语宽和上升时间限。不幸的是,系统带宽显示时,这意味着你能从4mV峰峰值到有源探头一包含晶体管或其他有源设备作为部和单个示波器和探头带宽之间的关系不40V峰峰值信号范围内作相当的精确测分信号调节网络的探头是简单的一种关系。对于上升时间也一量。假定至少信号要显示4格幅度,才可获得合理的测量分辨率无源探头一网络仅由阻抗R,感抗(,容抗(0为了处理这个问题,当示波器用于特殊-根1X探头(1倍增益探头,它的动态元件组成,不包括有源元件的探头模式时,先进的示波器制造商指定的上测量范围同示波器一样升时间当使用原配的探头时,是探头尖对于上面的例子,这将是4mN到40N范在上升时间没被指定的情况时,你可以的上升时间。这是非常重要的,因为示围内的信号测量。但是,如果你需要测从带宽(6M)的指标导出上升时间(),波器和探头一起形成一个测量系统,系量一个超过40的信号时该怎么办? 他们具有如下的关系说明: 统的带宽和上升时间决定它的测量能力如果你使用没有在示波器推荐表上的探你可以通过使用一个衰减探头,从而扩 T=0358W 头,你将冒无法预知测量结果的风险。展示波器的动态范围至更高的高电压每台示波器都定义了带宽和上升时间限例如一根10X探头,将扩展动态测量范制。同样,每根探头也有它的带宽及自动态范围限制。所有的探头应该有不应围至40mV到400 己的上升时间限。并且,当一个探头接超过的高电压安全限制。对于无源探头它衰减输入信号10倍,有效地在增大了来说,这个限制能从几百伏特延伸到几示波器的测量范围。千伏特对于大多数的通用用途,首选使用10X探然而,对于有源探头,最大的安全电压头,因为他们具有最高的电压范围及较限制经常是几十伏特。为了避免个人安少的信号源负载。然而,如果你计划测全上的危险及潜在的损坏探头的危险,量一个宽电压范围的电压值时,你可以知道被测量的电压范围及需要使用的探考虑采用可切换的1X10X探头。它会给头的电压限制,是明智的选择。你一个4mV至400V的动态范围,然而, 除了安全方面的考虑,也有实际的测量在Ⅸ模式下,必须更多的注意信号源负的动态范围方面的考虑。示波器有特定的灵敏度范围。例如,1mW到10V每格 121315171 Rsbo ef Rise Times 图1-6.上升时间测量误差可以从上面的图表进行估计。示波器/探头的共同的上升时间比被测量信号快3倍时,预期测量误差在5%以内。快五倍时将导致仅仅2%的误差

新术语有源探头－包含晶体管或其他有源设备作为部分信号调节网络的探头。无源探头－网络仅由阻抗(R)，感抗(L)，容抗(C) 元件组成，不包括有源元件的探头。在上升时间没被指定的情况时，你可以从带宽( BW )的指标导出上升时间( T r )，他们具有如下的关系说明： Tr = 0.35/BW 每台示波器都定义了带宽和上升时间限制。同样，每根探头也有它的带宽及自己的上升时间限。并且，当一个探头接入一台示波器时，你将得到一套新的带宽和上升时间限。不幸的是，系统带宽和单个示波器和探头带宽之间的关系不是简单的一种关系。对于上升时间也一样。为了处理这个问题，当示波器用于特殊模式时，先进的示波器制造商指定的上升时间当使用原配的探头时，是探头尖的上升时间。这是非常重要的，因为示波器和探头一起形成一个测量系统，系统的带宽和上升时间决定它的测量能力。如果你使用没有在示波器推荐表上的探头，你将冒无法预知测量结果的风险。动态范围限制。所有的探头应该有不应超过的高电压安全限制。对于无源探头来说，这个限制能从几百伏特延伸到几千伏特。然而，对于有源探头，最大的安全电压限制经常是几十伏特。为了避免个人安全上的危险及潜在的损坏探头的危险，知道被测量的电压范围及需要使用的探头的电压限制，是明智的选择。除了安全方面的考虑，也有实际的测量的动态范围方面的考虑。示波器有特定的灵敏度范围。例如，1 mV 到 10V每格是一个典型的示波器灵敏度范围。在8格显示时，这意味着你能从4 mV峰峰值到 40 V 峰峰值信号范围内作相当的精确测量。假定至少信号要显示4格幅度，才可获得合理的测量分辨率。一根 1X 探头( 1 倍增益探头)，它的动态测量范围同示波器一样。对于上面的例子，这将是4mV 到 40V范围内的信号测量。但是，如果你需要测量一个超过 40V 的信号时该怎么办？你可以通过使用一个衰减探头，从而扩展示波器的动态范围至更高的高电压。例如一根 10X 探头，将扩展动态测量范围至 40 mV 到 400V。它衰减输入信号10倍，有效地在增大了示波器的测量范围。对于大多数的通用用途，首选使用10X探头，因为他们具有最高的电压范围及较少的信号源负载。然而，如果你计划测量一个宽电压范围的电压值时，你可以考虑采用可切换的1X/10X 探头。它会给你一个4 mV至400 V的动态范围，.然而，在 1X 模式下，必须更多的注意信号源负载。图 1-6. 上升时间测量误差可以从上面的图表进行估计。示波器/探头的共同的上升时间比被测量信号快3倍时，预期测量误差在 5% 以内。快五倍时将导致仅仅2% 的误差。 5

新术语电抗－一个随信号频率变化，阻止电流通过的反作用于AC信号的阻抗单元。电容器(C)代表一个AC 信号的容性的电抗，以欧姆表示，具有如下关系： XC = 其中： X C = 容性电抗，单位：欧姆 p= 3.14159 …… f = 频率，单位：赫兹 C= 电容，单位：法拉电感(L)，代表AC信号的感应电抗，以欧姆表示，具有如下关系： X L = 2pfL 其中： XL = 感应电抗，单位欧姆 p = 3.14159 …… f = 频率，单位：Hz L = 电感，单位：亨利 1 2pfc 源负载－以前曾提及，一个探头必须分流一些信号电流以便在示波器输入端获得输入信号的电压。这一在测试点的负载，能够改变电路信号或信号源传送到测试电的信号。源负载影响的最简单的例子是考虑测量一个电池驱动的电阻网络。如图 1-7 所示。图1-7a ，在一个探头被连接之前，电池的 DC 电压通过电池的内部的电阻( Ri )、负载电阻( R l )分压，及电池驱动。图示给出数值，由此导出输出电压： E o = E b * R l /( R i + R l ) = 100 V * 100,000/ (100+100,000) = 10,000,000 V/100,100 = 99.9 V 图 1-7b，探头连接于电路，置探头电阻 (R p )与 R l 并联。如果 R p是100 kW，有效载入电阻是一半 50 kW。对 E o 的负载影响是： E o = 100V * 50,000/ (100 + 50,000) = 5,000,000 V/50,100 = 99.8 V 这个负载的影响是 99.8V 对 99.9V，仅仅是0.1%的影响，这在大多数情况下是可以忽略的。然而，如果R p 变小，例如10kW，其影响将是不可以可以忽略的。为了使阻抗负载减到最小， 1X 探头通常内阻有1MW ， 10X 探头典型内阻有 10MW。对于大多数测试，这些阻值使得阻抗负载为零。然而，当测量高阻抗信号源时，就必须加以考虑了。通常，负载最多涉及到探头尖引起的电容(见图 1-8)。对于低频信号，这个电容具有非常高的电阻，其影响不大，但当信号频率增加时，电容电抗减小，结果导致高频率时负载的增加。图 1-7. 电阻负载的一个例子。 6