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)劣的用戶而言的。
寬帶寬示波器和有源探頭的用戶歷來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，為什么你不能只買差分探頭來測(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。這些探頭是通過可互換的端頭來提供這種能力的，而各種可互換的頭經(jīng)過優(yōu)化，可以點(diǎn)測(cè)、插入插座和焊入探頭。這種結(jié)構(gòu)給有源探頭的用戶提出了新問題：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)由性能和可用性兩個(gè)方面的權(quán)衡結(jié)果來定奪。
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)問題，請(qǐng)看差分探頭和單端探頭的連線寄生參數(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，地線中則沒有電阻器 （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，就要縮短地線或者加粗地線。極限條件下，理想的地線是短而寬的平面導(dǎo)體，或者是包圍信號(hào)線的圓柱體（形成同軸探頭連線）。這些理想的地線對(duì)于現(xiàn)實(shí)的探測(cè)來說通常都是不切實(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，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)，以緩解地線信號(hào)抖動(dòng)、串音和 EMI 等問題。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，比如美國泰克，安捷倫，日本橫河，美國力科，中國臺(tái)灣品極的也不錯(cuò)，國產(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)見我司：www.lmyshop.com或：。
