探頭選型之選擇被動探頭還是主動探頭呢?

對于一般用途的中低頻(小于600MHz)測量，無源高阻抗電阻分壓器探頭是不錯的選擇。這些堅固耐用且價格低廉的工具提供寬動態(tài)范圍(大于300V)和高輸入電阻，以匹配示波器的輸入阻抗。然而，與低阻抗(z0) 無源探頭或有源探頭相比，它們施加了更重的電容負(fù)載，并提供更低的帶寬?？偠灾咦杩篃o源探頭是大多數(shù)模擬或數(shù)字電路的通用調(diào)試和故障排除的最佳選擇。

對于要求在寬頻率范圍內(nèi)精確測量的高頻應(yīng)用(大于600MHz)，有源探頭是最佳選擇。它們比無源探頭成本更高，且輸入電壓有限，但由于其電容負(fù)載顯著降低，因此可讓您更準(zhǔn)確地洞察快速信號。

在圖1-1中，我們看到了600 MHz示波器(是德科技公司的DSO9064A)的屏幕截圖，它測量了一個上升時間為500皮秒的信號。左邊是Keysight N2873A 500 MHz無源探頭，用于測量該信號。在右側(cè)，Keysight N2796A2 GHz單端有源探頭用于測量相同的信號。黃色痕跡顯示的是探測前的信號，在兩種情況下是相同的。綠色的軌跡顯示了探測后的信號，這與探頭的輸入相同。紫色的痕跡顯示被測信號，或探頭的輸出。

圖1-1.測量具有600ps上升時間信號的無源探頭和有源探頭的比較

左圖,KeysightN2873A 500 MHz無源探頭，帶]15cm鱷魚接地引線

信號加載，現(xiàn)在有740秒差距

探頭輸出包含諧振并測量1.4nsec邊緣

右圖,KeysightN2796A 2 GHz有源探頭，帶1.8cm接地導(dǎo)線

信號不受探頭影響，仍有630 ps的邊緣

探頭輸出匹配信號并測量555 psec

無源探頭通過其輸入電阻、電感和電容(綠色跡線)向下加載信號。您可能希望示波器探頭不會影響被測設(shè)備(DUT)中的信號。然而，在這種情況下，無源探頭確實對被測器件有影響。探測信號的上升時間變成4納秒，而不是預(yù)期的600皮秒，部分原因是由于探頭的輸入阻抗，但也由于其有限的500MHz帶寬在測量一個583兆赫的信號(0.35/600即583兆赫)。無源探頭的電感和電容效應(yīng)也會導(dǎo)致探頭輸出(紫色跡線)的過沖和撕裂效應(yīng)。有些設(shè)計師并不關(guān)心這個量的測量誤差。對于其他人來說，這種測量誤差是不可接受的。

我們可以看到，將有源探頭(如是德科技的N2796A2 GHz有源探頭)連接到被測器件時，信號幾乎不受影響。被探測后的信號的特性(綠色跟蹤)是幾乎相同的未探測的特性(N2796A2 GHz跟蹤)。此外，信號的上升時間不受保持在555 ps的探針的影響。此外，有源探測器的輸出(綠色軌跡)與探測信號(紫色軌跡)相匹配，并測量預(yù)期的600psec上升時間。使用1156A有源探頭的2GHz帶寬以及卓越的信號保真度和低探頭負(fù)載使這一切成為可能。

審核編輯 黃宇