探头输入阻抗先,系统有输入电阻(主要是探头)。和万用表测电压的原理一样,为了尽可能减少对被测电路的影响,要求探头本身的输入电阻Rprobe要尽可能大。但由于Rprobe不可能做到无穷大,所以就会和被测电路产生分压,实际测到的电压可能不是探头点上之前的真实电压,这在一些电源或放大器电路的中会经常遇到。为了避免探头电阻负载造成的影响,一般要求Rprobe要大于Rsource10倍以上。大部分探头的输入阻抗在几十k 欧姆到几十兆欧姆间。 而对于负载来说,通常的LVCMOS电路的输入为高阻,输入阻抗也很大。
探头寄生电容另一个需要关注的就是探头的寄生电容。寄生电容和电路的源端电阻形成一个低通滤波器,将通过探头的一些高频信号过滤掉,同时会对信号中的高频成份的相位产生一定的影响,终的结果就是影响到信号的上升沿。
探头引线电感,探头输入端还会受到电感的影响。探头的输入电阻和电容都比较好理解,探头输入端的电感却经常被忽视,尤其是在高频测量的时候。电感来自于哪里呢?我们知道有导线就会有电感,探头和被测电路间一定会有一段导线连接,同时信号的回流还要经过探头的地线。通常1mm 探头的地线会有大约1nH 的电感,信号和地线越长,电感值越大。探头的寄生电感和寄生电容组成了谐振回路,当电感值太大时,在输入信号的激励下就有可能产生高频谐振,造成信号的失真。所以高频时需要严格控制信号和地线的长度,否则很容易产生振铃。
理想状态下,V_means应该等于V_source,但是实际上示波器和探头肯定会影响到信号幅度,所以大多数应用,示波器及探头会有很大的输入阻抗。比如我们通常用的低速单端探头一般会有10M欧姆的输入阻抗。而通常的信号接口走线会采用50欧姆,10M欧姆的探头输入阻抗就会对被测信号产生比较小的影响。另外对于电源信号,被测信号的源端阻抗会较低,甚至是几个毫欧。
有源探头
介绍完无源探头,我们接下来看看有源探头。顾名思义,有源探头区别于无源探头的特点是“有源”,即它需要提供电源才能工作。如今大多数有源探头都配备有借口,通过与示波器连接从示波器获得电源,而不需要额外提供外置电源(某些型号除外)。
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