示波器无源探头讨论

只看该作者 · 2016-4-3 17:15

今天先来讨论一下无源探头，无源探头同样包含10:1衰减和1:1衰减的，1:1的探头即信号没有经过衰减就进入示波器，所以示波器本身的噪声不会被放大，所以比较适合小信号和电源纹波的测量。

那么问题来了，说是1:1的探头前端没有充分的信号高频补偿，因此带宽不会高，通常在50MHz以下，这是什么原因？1:1的探头前端不好做信号的高频补偿吗？

1万 · 2016-4-3 17:44

是无法廻避探头电缆分布电容问题

1万 · 2016-4-3 20:10

是不用做吧。

1万 · 2016-4-3 20:18

这个电容多了不敢说，100pF还是有的。设待测源阻50欧，50兆赫下100皮能分压几何?

只看该作者 · 2016-4-3 20:37

这个问题很有意思，我敢说99%的专业电子从业人员也不知道为什么，只能把原因归咎于分布电容，实际这不是主要原因，主要原因是示波器探头线是有电阻的！！！大概150-300欧姆不等（根据长度和型号）

这个电阻和分布电容一起构成了RC网络对高频进行了很大衰减

至于为什么示波器探头线是有电阻的，打算专门发个帖子说明

1万 · 2016-4-3 20:41

不反对楼上更专业观点

只看该作者 · 2016-4-4 07:48

都是很好的观点

只看该作者 · 2016-4-5 11:48

探头cable有电阻，在示波器专业，都知道。其他工程师几乎不知道。
不管你有没有线阻，最后还是因为等效电容的问题。
当然，解释这个问题得要论坛里的大牛用理论解释。
解释的方法就是coxial cable对输入阻抗变换后的等效阻抗——里面含有等效电容。
1:1探头相比衰减时（1:10等）呈现更大的等效电容。

2万 · 2016-4-5 13:47

一个哲理:如果工程师要处理的对象只有/是电阻和电容，那么他的生活会非常精彩！
此话言外之意是L更让人头疼。

2万 · 2016-4-5 14:52

这样帖子看的是头疼，只举一例，比如这句就看不懂:

△ :1的探头即信号没有经过衰减就进入示波器，所以示波器本身的噪声不会被放大，所以比较适合小信号和电源纹波的测量。 △

这样的因果关系你能看懂？！

再看看网络上原话是怎么说的:
△ 还有一类无源探头，其衰减比为1：1，信号未经衰减直接经过探头传输至示波器，其耐压能力不及其它无源探头，但它具备测试小信号的优势。由于不像10：1衰减比探头那样信号需要示波器再放大10倍显示，所以示波器内部噪声未放大，测量噪声更小，此类更适用于测试小信号或电源纹波噪声。 △

原话是不是简单易懂？！

2万 · 2016-4-5 15:19

网上很多**都说了，1:1时主要是示波器的高输入阻抗(1M)和几十Pf电容限制了带宽，而如果是50O输入阻抗，带宽变高就是证明。
同轴传输线本身输入阻抗不高，等效电容也只是10pF/ft，本身这个是不会那么严重限制带宽，否则，10:1通道也是这个它传输的，补偿在完美也不可能超过50M。
通常说的1:1比10:1的慢，明显是相对来说的，理论上前者比后者慢10倍。

只看该作者 · 2016-4-5 21:18

GavinZ 发表于 2016-4-5 11:48
探头cable有电阻，在示波器专业，都知道。其他工程师几乎不知道。
不管你有没有线阻，最后还是因为等效电容 ...

那要请教啦~
（1） 1:1为什么呈现更大的等效电容？不知谁能用模型来说一下？
（2） 10:1的探头也是经过补偿的，那1:1探头就不能补偿一下来获得高带宽？

只看该作者 · 2016-4-5 21:20

xukun977 发表于 2016-4-5 14:52
这样帖子看的是头疼，只举一例，比如这句就看不懂:

△ :1的探头即信号没有经过衰减就进入示波器，所以示 ...

同意呀

只看该作者 · 2016-4-5 21:24

xukun977 发表于 2016-4-5 15:19
网上很多**都说了，1:1时主要是示波器的高输入阻抗(1M)和几十Pf电容限制了带宽，而如果是50O输入阻抗，带 ...

我这里说的是高阻探头哈，低阻的也不常用（再高就是有源的了）
徐老师有无模型来讲讲，给大家上上课

只看该作者 · 2016-4-5 22:13

bewind 发表于 2016-4-5 21:18
那要请教啦~
（1） 1:1为什么呈现更大的等效电容？不知谁能用模型来说一下？
（2） 10:1的探头也是 ...

因为，为了补偿10:1探头，所以特殊设计了cable（几百欧姆），而cable有几百pf电容，当把10:1探头开关拨向1:1时，完全看到了这些电容；而10:1时，有个与9M并联的电容，它很小，并且与等效电容串联关系，此时整个探头等效电容变得更小了。

没法补偿。起码我不知道。如果能补偿，探头厂商没理由不去补偿，对吗？

只看该作者 · 2016-4-5 22:14

之前有帖子贴出了个模型，不过那个所谓的模型，没有cable，看起来是用来搞笑的。

只看该作者 · 2016-4-5 22:16

1:1探头，要宽带，那就用低阻输入。比如我们可以设计个100欧姆？200？500？
想象一下，应该可行。

只看该作者 · 2016-4-5 22:17

感兴趣的自己用ADS仿真一下，不会ADS的，用multisim仿真一下，不用懂理论，看看就行了，大家都不是专业的。

1万 · 2016-4-6 08:07

舍近求远了

只看该作者 · 2016-4-8 13:13

1:1的探头除非是有源的，否则传输线电容效应无法被补偿掉，这就注定他无法获得较高的带宽。
10:1因为10M欧电阻的存在阻隔了传输线的电容对探针的影响，因此探针一侧的电容仅仅是并联在10M欧电阻上的电容和补偿电容和传输线电容折算过来的和。
传输线是一个有损传输线，主要作用是衰减反射信号，因为传输线的阻抗远低于始端和末端的阻抗，如果把探头始端的阻容、有损传输线、补偿网络、示波器端口阻抗这几部分的电路模型建立起来，就会发现有损传输线的存在大大改善了探头的传输特性，并且存在一个最佳补偿点，使得在非常宽的带宽内，满足无畸变传输的两个条件：1、幅频特性为一个常数，即10:1； 2相频特性为一条斜线，即无论什么频率成分，从探针传输到示波器端口，都会花相同的时间，就是传输线的光速传播的时间。
至于带宽，10:1探头在补偿匹配良好的条件下，最高可以做到500-600MHz，这个带宽指的是0.5db带宽，而不是3db带宽。

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