探头选型之选择被动探头还是主动探头呢?

对于一般用途的中低频(小于600MHz)测量，无源高阻抗电阻分压器探头是不错的选择。这些坚固耐用且价格低廉的工具提供宽动态范围(大于300V)和高输入电阻，以匹配示波器的输入阻抗。然而，与低阻抗(z0) 无源探头或有源探头相比，它们施加了更重的电容负载，并提供更低的带宽。总而言之，高阻抗无源探头是大多数模拟或数字电路的通用调试和故障排除的最佳选择。

对于要求在宽频率范围内精确测量的高频应用(大于600MHz)，有源探头是最佳选择。它们比无源探头成本更高，且输入电压有限，但由于其电容负载显著降低，因此可让您更准确地洞察快速信号。

在图1-1中，我们看到了600 MHz示波器(是德科技公司的DSO9064A)的屏幕截图，它测量了一个上升时间为500皮秒的信号。左边是Keysight N2873A 500 MHz无源探头，用于测量该信号。在右侧，Keysight N2796A2 GHz单端有源探头用于测量相同的信号。黄色痕迹显示的是探测前的信号，在两种情况下是相同的。绿色的轨迹显示了探测后的信号，这与探头的输入相同。紫色的痕迹显示被测信号，或探头的输出。

图1-1.测量具有600ps上升时间信号的无源探头和有源探头的比较

左图,KeysightN2873A 500 MHz无源探头，带]15cm鳄鱼接地引线

信号加载，现在有740秒差距

探头输出包含谐振并测量1.4nsec边缘

右图,KeysightN2796A 2 GHz有源探头，带1.8cm接地导线

信号不受探头影响，仍有630 ps的边缘

探头输出匹配信号并测量555 psec

无源探头通过其输入电阻、电感和电容(绿色迹线)向下加载信号。您可能希望示波器探头不会影响被测设备(DUT)中的信号。然而，在这种情况下，无源探头确实对被测器件有影响。探测信号的上升时间变成4纳秒，而不是预期的600皮秒，部分原因是由于探头的输入阻抗，但也由于其有限的500MHz带宽在测量一个583兆赫的信号(0.35/600即583兆赫)。无源探头的电感和电容效应也会导致探头输出(紫色迹线)的过冲和撕裂效应。有些设计师并不关心这个量的测量误差。对于其他人来说，这种测量误差是不可接受的。

我们可以看到，将有源探头(如是德科技的N2796A2 GHz有源探头)连接到被测器件时，信号几乎不受影响。被探测后的信号的特性(绿色跟踪)是几乎相同的未探测的特性(N2796A2 GHz跟踪)。此外，信号的上升时间不受保持在555 ps的探针的影响。此外，有源探测器的输出(绿色轨迹)与探测信号(紫色轨迹)相匹配，并测量预期的600psec上升时间。使用1156A有源探头的2GHz带宽以及卓越的信号保真度和低探头负载使这一切成为可能。

审核编辑 黄宇