示波器差分探头的选择方法
时间：2013-03-29 阅读：4721
示波器差分探头与差分探头的详细介绍与选择方法
新的有源探头体系结构使GHz级以上的千兆信号的完整性测量变得更加容易、精度也更高，但这只对于了解探头的工作原理和探头的两种拓扑结构之间优劣的用户而言的。
宽带宽示波器和有源探头的用户历来可以在单端探头和差分探头之间作出选择。测量单端信号（对地参考电压），你使用的是单端探头，而测量差分信号 （正电压对负电压），你使用的是差分探头。那么，为什么你不能只买差分探头来测量差分信号和单端信号呢？实际情况是，你可以这样做，但又存在实实在在的理由使你不能这么做。与单端探头相比，差分探头价格较贵，使用不大方便，带宽也较窄。
新的探头体系结构，如 Agilent 113X 系列的体系结构可以探测差分信号，也可以探测单端信号，而且基本上使人们不反对使用差分探头。这些探头是通过可互换的端头来提供这种能力的，而各种可互换的头经过优化，可以点测、插入插座和焊入探头。这种结构给有源探头的用户提出了新问题：测量单端信号，到底该用差分探头还是该用单端探头？答案是应由性能和可用性两个方面的权衡结果来定夺。
如前所述，单端探头的带宽通常比差分式探头宽。那么，这种差别是由物理学的某些基本定律决定的，还是实现差分体系结构这一现实情况造成的？为了探讨这个问题，请看差分探头和单端探头的连线寄生参数的简化模型（图 1）。差分探头和单端探头的几何形状相同导致它们的电感和电容值也相同。宽、扁的导体（探头片）可以降低单端探头的 LG （接地电感）值,但不明显。要注意的是，差分探头的两个输入端都有一个末端电阻器，而单端探头只在信号输入端有一个末端电阻器，地线中则没有电阻器 （在实际探头中为一个0Ω的电阻器）。这些电阻器是适当抑制输入连线的LS和CS引起的谐振所必需的 （参考文献 1）。
对单端探头模型的分析表明了电感器和电容器的价值和 LG 的重要作用。在高频段，接地电感会在被测设备地和探头地之间产生一个电压，从而减少衰减器/放大器输入端的信号强度。如果你能降低 LG，探头的带宽就可以增大。
要减少接地电感，就要缩短地线或者加粗地线。极限条件下，理想的地线是短而宽的平面导体，或者是包围信号线的圆柱体（形成同轴探头连线）。这些理想的地线对于现实的探测来说通常都是不切实际的，而且还会大大降低单端探头的可用性。把单端探头限制在一个无法用于实际测量的同轴夹具中也是不现实的。
差分探头的响应曲线比单端探头要平滑。单端探头的响应特性的起伏大多数是由于外部模式阻抗的变化引起的，当这些阻抗变化时，响应特性也就随之变化。在探头上的铁氧体球可以衰减和终止外部模式信号，并减小外部模式阻抗的变化，从而略为减小探头、手和电缆三者位置产生的影响。 在差分探头和单端探头之间的比较可能会使你认为：无论是探测差分信号还是单端信号，差分式探头的性能都更好。因此要问，为什么还要使用单端探头呢？单端探头在许多情况下依然可以获得令人满意的测量结果，而且它采用不大复杂的末端网络，因而价格低、体积小。小的探头可在狭窄的区域内进行探测，并可用多个探头连接非常近的多个测试点。从这点来看，拥有一个既可进行差分探测又可进行单端探测的探测系统似乎是的。 在电子工业中，许多信号传输大多已从单端拓扑结构转向差分拓扑结构，以缓解地线信号抖动、串音和 EMI 等问题。差分探测是测量设备在这一新领域内发挥作用所*的。差分探头对单端信号的测量效果之所以要比单端探头好，乃是因为在差分探头信号连线间的有效接地平面比多数单端探头器的可用（非同轴的）地线更理想。新一代的差分探头使用方便，性能先进，经济实惠，既可探测差分信号又可探测单端信号，性能价格比很好。
差分探头的品牌众多，一般进口的较好，比如美国泰克，安捷伦，日本横河，美国力科，中国台湾品极的也不错，国产也有一些品牌在做，如深圳知用，费思泰克等，详细请见我司：www.lmyshop.com或：。