從外觀上看，無(wú)源探頭通常由探頭尖、端、地線夾、探頭主體以及與示波器相連的接口等部分構(gòu)成。探頭尖、端用于接觸被測(cè)電路的測(cè)試點(diǎn)，地線夾則確保電路的地與示波器的地良好連接，從而形成完整的信號(hào)回路。

當(dāng)探頭尖、端接觸到被測(cè)電路的信號(hào)點(diǎn)時(shí)，被測(cè)信號(hào)會(huì)通過(guò)探頭內(nèi)部的電路傳輸?shù)绞静ㄆ?。在傳輸過(guò)程中，無(wú)源探頭會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定程度的衰減和調(diào)整，以使信號(hào)能夠在示波器的輸入范圍內(nèi)并準(zhǔn)確地反映真實(shí)情況。

探頭內(nèi)部通常會(huì)有一個(gè)衰減網(wǎng)絡(luò)，一般由電阻和電容組成。例如常見(jiàn)的 10:1 衰減探頭，其內(nèi)部電路可以使輸入信號(hào)的幅值衰減為原來(lái)的十分之一，同時(shí)對(duì)信號(hào)的頻率特性等進(jìn)行相應(yīng)的匹配調(diào)整，確保示波器能夠正確地顯示信號(hào)的波形和特征。

此外，探頭還需要與示波器的輸入阻抗進(jìn)行匹配，以減少信號(hào)反射和失真。通常示波器的輸入阻抗是 1MΩ，無(wú)源探頭通過(guò)內(nèi)部的阻抗匹配電路，使得整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的輸入阻抗接近理想狀態(tài)，從而獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

示波器無(wú)源探頭的主要參數(shù)

1.寬帶

帶寬是無(wú)源探頭一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)，它決定了探頭能夠準(zhǔn)確測(cè)量的信號(hào)頻率范圍。例如，一個(gè)帶寬為 100MHz 的無(wú)源探頭，理論上能夠較好地對(duì)頻率在 100MHz 以下的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。如果信號(hào)頻率超過(guò)探頭的帶寬，探頭會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生較大的衰減和失真，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。所以在選擇無(wú)源探頭時(shí)，要根據(jù)被測(cè)電路中信號(hào)的最高頻率來(lái)確定合適的帶寬，一般建議探頭的帶寬至少要達(dá)到被測(cè)信號(hào)最高頻率的兩倍以上，以保證測(cè)量精度。

但是我們不要忽略示波器與探頭在測(cè)試時(shí)可以看作一個(gè)系統(tǒng)，所以我們需要考慮系統(tǒng)帶寬問(wèn)題，并且要同時(shí)考慮二者的帶寬影響。一般來(lái)說(shuō)，為了充分利用示波器帶寬，在選擇探頭時(shí)，其帶寬最好大于等于示波器帶寬。而探頭帶寬并非越高越好，首先，探頭帶寬越高，成本就越高，其次，會(huì)引入更多的高頻噪聲，導(dǎo)致信噪比惡化，進(jìn)而降低測(cè)量精度，因此我們選擇探頭時(shí)要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇帶寬足夠而又不過(guò)高的探頭。

2.衰減系數(shù)

衰減系數(shù)表示探頭對(duì)輸入信號(hào)的衰減程度，常見(jiàn)的有 10:1、100:1 等。10:1 衰減系數(shù)的探頭會(huì)將輸入信號(hào)衰減為原來(lái)的十分之一后傳輸?shù)绞静ㄆ鳌：线m的衰減系數(shù)可以幫助將被測(cè)信號(hào)調(diào)整到示波器合適的測(cè)量范圍內(nèi)，同時(shí)也能在一定程度上提高測(cè)量的抗干擾能力。例如，當(dāng)被測(cè)信號(hào)幅值較大時(shí)，使用較高衰減系數(shù)的探頭可以避免示波器輸入過(guò)載，確保示波器的安全和測(cè)量的準(zhǔn)確性。當(dāng)我們將探頭連接至示波器輸入通道，大多數(shù)情況下示波器會(huì)自動(dòng)檢測(cè)連接探頭的衰減比，并將捕獲的信號(hào)幅度乘以衰減倍數(shù)，直接顯示原始信號(hào)值。

和帶寬一樣，衰減比也并非越大越好，因?yàn)槭静ㄆ髟趯⒉东@的信號(hào)幅度恢復(fù)成原始幅度時(shí)，示波器的底噪也會(huì)乘以衰減倍數(shù)而變大。而示波器的垂直靈敏度也會(huì)被探頭衰減比限置，如最小垂直靈敏度為1mV/div的示波器在插上10:1探頭后，其最小垂直靈敏度只能到10mV/div。在這種情況下，很難有效測(cè)量mV級(jí)別小信號(hào)，示波器無(wú)法對(duì)小信號(hào)進(jìn)行充分放大并提高測(cè)量精度。因此，在測(cè)量小信號(hào)時(shí)，盡量選擇衰減比小的探頭，如1：1衰減比無(wú)源探頭，一般可用于測(cè)量較小的電源紋波。

3.輸入阻抗

在使用探頭測(cè)量信號(hào)時(shí)，探頭自身也成為了信號(hào)源的負(fù)載，它的阻抗也會(huì)成為原始電路中的一部分。輸入阻抗是指探頭在連接到被測(cè)電路時(shí)呈現(xiàn)給被測(cè)電路的總阻抗，它對(duì)被測(cè)電路的影響至關(guān)重要。理想情況下，探頭的輸入阻抗應(yīng)盡可能高，以減小對(duì)被測(cè)電路的負(fù)載效應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)源探頭的輸入阻抗主要包括電阻分量和電容分量。電阻分量通常在兆歐級(jí)，如常見(jiàn)的 1MΩ。電容分量則會(huì)影響信號(hào)的高頻特性。如果輸入阻抗過(guò)低，會(huì)從被測(cè)電路中吸取較大的電流，導(dǎo)致信號(hào)源的輸出電壓下降，測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。同時(shí)，電容分量還可能會(huì)與示波器輸入端和被測(cè)電路的電容相互作用，引起信號(hào)的高頻衰減和失真，所以在對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要對(duì)探頭的輸入電容進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)更加平坦，以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

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