理解、選擇和使用無(wú)源示波器探頭

　　編者按：探針連接示波器的輸入來(lái)測(cè)試被測(cè)設(shè)備（DUT）點(diǎn)。有很多類(lèi)型，包括：高阻抗無(wú)源，低電容，單端有源，差分有源，高電壓，電流探頭。這是一系列關(guān)于探針選擇和應(yīng)用的三篇文章中的第一篇，將重點(diǎn)放在被動(dòng)探頭上。第2部分和第3部分分別討論有源探針和電流探針。

　　無(wú)源探頭提供了一種將示波器連接到正在測(cè)試的設(shè)備或電路的好方法。他們是低成本的，可靠的，并提供合理的信號(hào)完整性時(shí)使用的知識(shí)。本文將從操作理論出發(fā)，通過(guò)基本的調(diào)整和使用來(lái)探討被動(dòng)探針。介紹了影響正確測(cè)量的無(wú)源探針的特性，以期了解這些器件最有效的應(yīng)用。

　　Oscilloscopes通常提供50 W或1 mW輸入終端。50 W終止通常使用匹配的同軸電纜連接到50瓦特采購(gòu)電路元件。這導(dǎo)致了高質(zhì)量互連，最小信號(hào)失真。使用1毫瓦輸入端連接到具有較高源阻抗的電路。這種連接可以通過(guò)幾種方式，直接使用電纜或X1探頭，或者使用高阻抗探頭（圖1）。

　　Figure 1： Simplified circuit comparing a direct connection （a） and the use of a high impedance probe （b） to connect a signal to an oscilloscope’s 1 MW input. （Image source： Digi-Key Electronics）

　　The 1 MW input also includes a shunt capacitance of from 15 to 25 pF. With a direct connection， the unmatched cable adds an additional 10 to 30 picofarads （pF） per foot of cable length. In a typical situation with a three-foot-long cable， the load at the probe end of the cable is 1 MW with a parallel capacitance of approximately 90 pF （Figure 1a）。 For low-frequency measurements， the capacitive loading is negligible. For instance， at 1 kHz the capacitive reactance is about 1.8 MW. However， for higher frequency signals， the effects can be very bad. At 100 MHz， the capacitive reactance is reduced to about 18 W， which will attenuate the signal significantly.