无源示波器探头是示波器测量系统中常用的一种探头，因其结构简单、成本低廉等特点而被广泛应用。以下是关于它的详细介绍：

定义与特点

无源示波器探头是指没有有源组件的示波器探头，无需连接示波器电源即可运行。其具有结构简单、成本低廉、可靠性高、使用方便等特点，是常见的探头类型。

结构与工作原理

  • 结构：通常由探头、地线夹、探头主体以及与示波器相连的接口等部分构成。探头用于接触被测电路的测试点，地线夹确保电路的地与示波器的地良好连接，形成完整的信号回路。

  • 工作原理：探头内部通常有一个由电阻和电容组成的衰减网络，可对信号进行衰减和调整，使信号能在示波器的输入范围内并准确反映真实情况。同时，探头还会通过内部的阻抗匹配电路，与示波器的输入阻抗进行匹配，减少信号反射和失真。

主要参数

  • 带宽：决定了探头能够准确测量的信号频率范围。一般建议探头的带宽至少要达到被测信号频率的两倍以上，以保证测量。

  • 衰减系数：常见的有 10:1、100:1 等，用于将被测信号调整到示波器合适的测量范围内，同时提高测量的抗干扰能力。测量小信号时，尽量选择衰减比小的探头。

  • 输入阻抗：包括电阻分量和电容分量，理想情况下，探头的输入阻抗应尽可能高，以减小对被测电路的负载效应。电容分量会影响信号的高频特性，对高频信号测量时，需进行补偿调节。

分类

  • 高阻无源电压探头：常用的无源探头，提供 1×、10× 和 100× 等多种衰减系数，带宽范围通常在小于 100MHz 到 500MHz 或更高。

  • 低阻无源电压探头：又称 50 欧姆探头，采用匹配同轴电缆，带宽可达 10GHz，适用于 50 欧姆环境，如高速设备检定、微波通信等。

  • 无源高压探头：具有良好的绝缘强度，用于测量超过通用 10× 无源探头安全处理电压的高压信号，应选择高阻抗、低容抗的类型。

使用方法

  • 进行探头补偿调节：使用前需利用示波器的内置方波发生器进行补偿调节，将探头连接至方波源，接地夹接地，然后调整电容，直到方波补偿信号尽可能呈矩形。

  • 正确连接地线：将探头的地线夹牢固地夹在被测电路的接地位置上，尽量靠近被测信号点，以减少地线的电感和电阻带来的影响。

  • 选择合适的衰减系数：根据被测信号的幅值大小，选择合适的衰减系数，确保信号能在示波器的测量范围内清晰显示。