示波器差分探頭與差分探頭的詳細(xì)介紹與選擇方法
新的有源探頭體系結(jié)構(gòu)使GHz級(jí)以上的千兆信號(hào)的完整性測(cè)量變得更加容易、精度也更高，但這只對(duì)于了解探頭的工作原理和探頭的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間優(yōu)劣的用戶(hù)而言的。
寬帶寬示波器和有源探頭的用戶(hù)歷來(lái)可以在單端探頭和差分探頭之間作出選擇。測(cè)量單端信號(hào)（對(duì)地參考電壓），你使用的是單端探頭，而測(cè)量差分信號(hào) （正電壓對(duì)負(fù)電壓），你使用的是差分探頭。那么，為什么你不能只買(mǎi)差分探頭來(lái)測(cè)量差分信號(hào)和單端信號(hào)呢？實(shí)際情況是，你可以這樣做，但又存在實(shí)實(shí)在在的理由使你不能這么做。與單端探頭相比，差分探頭價(jià)格較貴，使用不大方便，帶寬也較窄。
新的探頭體系結(jié)構(gòu)，如 Agilent 113X 系列的體系結(jié)構(gòu)可以探測(cè)差分信號(hào)，也可以探測(cè)單端信號(hào)，而且基本上使人們不反對(duì)使用差分探頭。這些探頭是通過(guò)可互換的端頭來(lái)提供這種能力的，而各種可互換的頭經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可以點(diǎn)測(cè)、插入插座和焊入探頭。這種結(jié)構(gòu)給有源探頭的用戶(hù)提出了新問(wèn)題：測(cè)量單端信號(hào)，到底該用差分探頭還是該用單端探頭？答案是應(yīng)由性能和可用性?xún)蓚€(gè)方面的權(quán)衡結(jié)果來(lái)定奪。
如前所述，單端探頭的帶寬通常比差分式探頭寬。那么，這種差別是由物理學(xué)的某些基本定律決定的，還是實(shí)現(xiàn)差分體系結(jié)構(gòu)這一現(xiàn)實(shí)情況造成的？為了探討這個(gè)問(wèn)題，請(qǐng)看差分探頭和單端探頭的連線(xiàn)寄生參數(shù)的簡(jiǎn)化模型（圖 1）。差分探頭和單端探頭的幾何形狀相同導(dǎo)致它們的電感和電容值也相同。寬、扁的導(dǎo)體（探頭片）可以降低單端探頭的 LG （接地電感）值,但不明顯。要注意的是，差分探頭的兩個(gè)輸入端都有一個(gè)末端電阻器，而單端探頭只在信號(hào)輸入端有一個(gè)末端電阻器，地線(xiàn)中則沒(méi)有電阻器 （在實(shí)際探頭中為一個(gè)0Ω的電阻器）。這些電阻器是適當(dāng)抑制輸入連線(xiàn)的LS和CS引起的諧振所必需的 （參考文獻(xiàn) 1）。
對(duì)單端探頭模型的分析表明了電感器和電容器的價(jià)值和 LG 的重要作用。在高頻段，接地電感會(huì)在被測(cè)設(shè)備地和探頭地之間產(chǎn)生一個(gè)電壓，從而減少衰減器/放大器輸入端的信號(hào)強(qiáng)度。如果你能降低 LG，探頭的帶寬就可以增大。
要減少接地電感，就要縮短地線(xiàn)或者加粗地線(xiàn)。極限條件下，理想的地線(xiàn)是短而寬的平面導(dǎo)體，或者是包圍信號(hào)線(xiàn)的圓柱體（形成同軸探頭連線(xiàn)）。這些理想的地線(xiàn)對(duì)于現(xiàn)實(shí)的探測(cè)來(lái)說(shuō)通常都是不切實(shí)際的，而且還會(huì)大大降低單端探頭的可用性。把單端探頭限制在一個(gè)無(wú)法用于實(shí)際測(cè)量的同軸夾具中也是不現(xiàn)實(shí)的。
差分探頭的響應(yīng)曲線(xiàn)比單端探頭要平滑。單端探頭的響應(yīng)特性的起伏大多數(shù)是由于外部模式阻抗的變化引起的，當(dāng)這些阻抗變化時(shí)，響應(yīng)特性也就隨之變化。在探頭上的鐵氧體球可以衰減和終止外部模式信號(hào)，并減小外部模式阻抗的變化，從而略為減小探頭、手和電纜三者位置產(chǎn)生的影響。 在差分探頭和單端探頭之間的比較可能會(huì)使你認(rèn)為：無(wú)論是探測(cè)差分信號(hào)還是單端信號(hào)，差分式探頭的性能都更好。因此要問(wèn)，為什么還要使用單端探頭呢？單端探頭在許多情況下依然可以獲得令人滿(mǎn)意的測(cè)量結(jié)果，而且它采用不大復(fù)雜的末端網(wǎng)絡(luò)，因而價(jià)格低、體積小。小的探頭可在狹窄的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，并可用多個(gè)探頭連接非常近的多個(gè)測(cè)試點(diǎn)。從這點(diǎn)來(lái)看，擁有一個(gè)既可進(jìn)行差分探測(cè)又可進(jìn)行單端探測(cè)的探測(cè)系統(tǒng)似乎是的。 在電子工業(yè)中，許多信號(hào)傳輸大多已從單端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向差分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以緩解地線(xiàn)信號(hào)抖動(dòng)、串音和 EMI 等問(wèn)題。差分探測(cè)是測(cè)量設(shè)備在這一新領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮作用所*的。差分探頭對(duì)單端信號(hào)的測(cè)量效果之所以要比單端探頭好，乃是因?yàn)樵诓罘痔筋^信號(hào)連線(xiàn)間的有效接地平面比多數(shù)單端探頭器的可用（非同軸的）地線(xiàn)更理想。新一代的差分探頭使用方便，性能先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，既可探測(cè)差分信號(hào)又可探測(cè)單端信號(hào)，性能價(jià)格比很好。 差分探頭的品牌眾多，一般進(jìn)口的較好，比如美國(guó)泰克，安捷倫，日本橫河，美國(guó)力科，中國(guó)臺(tái)灣品極的也不錯(cuò)，國(guó)產(chǎn)也有一些品牌在做，如深圳知用，費(fèi)思泰克等，詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)我司：www.lmyshop.com或：。
