图A探头原理图.PDF

一、10 倍无源探头的模型以及输入负载设定 图A. 探头原理图 图A 是工程师常用的 10 倍无源电压探头的原理图，其中，Rp (9 MΩ)和Cp 位于探头尖端内，Rp 为探头输入阻抗, Cp 为探头输入电容, R1 (1 MΩ)表示示 波器的输入阻抗，C1 表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿 箱电容的组合值。为了精确地测量，两个RC 时间常量（RpCp 和R1C1）必须相等； 如果不相等会带来测量波形的失真,对于较高频率的输入信号,容抗对于信号的 影响会大于阻抗。一般来说，无源探头的电缆存在8-10pF/foot 的容性负载（1 foot 英尺=12 inches 英寸=0.3048 metre 米），1.5nS/foot 的上升时间。 对 于一个6feet 的电缆就存在60pF 容性，加上一般示波器的20pF 的输入电容以及 一些杂散，大致为90pF 左右。考虑到探头和电缆容性的一些误差,需要使用探头 补偿电容箱来进行一个回路补偿，由于误差，无源电压探头的输入容性一般为 8~12pF 之间。目前主流的10 倍无源电压探头的输入负载模型一般都是输入电容 8~12pF,输入电阻9M 欧. 二、无源电压探头的校准 为什么为了精确地测量，两个RC 时间常量（RpCp 和R1C1）必须相等,测量前 需要校准呢?探头简化模型电路如下: 探头补偿电路的瞬态分析： 1.计算初始值 uC2(0＋)由于电容电压发生跃变，要根据电荷守恒定律和 KVL 来确定 2.计算稳态uC2(?)电容开路时，按照电阻分压公式得到 3.计算时间常数 4.用三要素公式得到电容电压uC2(t) 我们可以看到,波形有3 种情况: 1.完全补偿 2.过补偿 3.欠补偿 以下图示给出了欠补偿、过补偿和合理补偿三种情况下探头产生的波 形。 探头欠补偿波形图 探头过补偿说明图 探头正常补偿说明图 探头补偿电路的正弦稳态分析： 所以, 在获得一台可以工作的示波器和探头后应该要做的第一项工作是校 准探头。需要将探头连接到示波器的探头补偿输出。然后使用非磁性调节工具调 节补偿箱中的调节螺螺丝完成校准一直观察到平坦的波形响应。不要太频繁校 准，因为没有必要。