差分探頭原理等效電路池田屋實業(yè)

什么是差分探頭？

當(dāng)使用示波器等測量信號時，差分探頭檢測從與傳輸信號的設(shè)備無關(guān)的地方產(chǎn)生的常見噪聲，例如地面振動，并使用放大器將測量信號轉(zhuǎn)換為這種噪聲。設(shè)備放大并使測量更容易。

USB、HDMI等通信中，輸出側(cè)需要準(zhǔn)確檢測信號。如果差分探頭使用不當(dāng)，可能會損壞探頭或無法獲得準(zhǔn)確的輸出，因此請務(wù)必小心。

差分探頭通常是由銷售示波器的公司銷售的，它們具有更好的連接性，因此*好從與示波器相同的公司購買差分探頭。

許多通信設(shè)備的原型制造和產(chǎn)品測試階段都會使用差分探頭。使用示波器檢測 USB 連接、HDMI 連接、DisplayPort 連接、以太網(wǎng)和 SATA 等通信中的噪聲，并檢查噪聲是否影響產(chǎn)品以及影響產(chǎn)品的位置。

許多差分探頭價格昂貴，因此在購買之前正確檢查它們是否符合您將使用的標(biāo)準(zhǔn)非常重要。

差分探頭的結(jié)構(gòu)是兩個性能完全相同的有源探頭組合在一起。一個有源探頭連接到發(fā)射被測信號的設(shè)備連接部分的正極端子，另一個連接到連接到負極端子。通過測量這兩個探頭檢測到的信號之間的差異，可以檢測到常見的噪聲。

市場上有許多差分探頭，旨在更輕松地使用示波器測量波形。為了更容易地使用示波器測量低壓信號，您可以使用放大器對其進行放大，將部分電壓傳遞到地以避免向示波器加載高壓信號，或者將信號分成清晰的矩形。創(chuàng)造波浪的方法有很多種。

根據(jù)所使用的信號，如果選擇適當(dāng)，差分探頭可以清晰地測量噪聲。

差分探頭是兩個有源探頭的組合，由于探頭**直接連接到半導(dǎo)體電路的輸入端，因此輸入電容極小，有的在1 pF左右。另一方面，與使用衰減器的無源探頭不同，輸入電阻約為數(shù)十千歐至1兆歐。

因此，在將差分探頭連接到高阻抗電路來測量波形時，必須考慮探頭的影響來考慮測量結(jié)果。在這種情況下，有效的方法是將差分探頭的等效電路連接到被測電路并模擬其效果。

對于差分探頭，制造商公布的輸入電阻和輸入電容并聯(lián)在一個引腳和 GND 之間。同樣，輸入電阻和輸入電容并聯(lián)在另一側(cè)引腳和GND之間。因此，差分探頭兩個引腳之間的輸入電阻加倍，輸入電容減半。請根據(jù)該阻抗對被測電路的影響來判斷測量結(jié)果。

探頭用于測量穩(wěn)定信號。如果沒有探頭，電路操作將因電纜的電容而改變。這對高頻測量有特別強烈的影響。

有源探頭在**的輸入部分使用半導(dǎo)體元件。有源探頭本身的輸入電容也非常低，有的輸入電容小于 1 pF。

探頭的輸入電容也會影響波形。無源探頭比有源探頭具有更大的電容成分，并且在脈沖上升時會出現(xiàn)大量振鈴，即波形中的振動。

差分探頭適合觀察浮動信號，但典型探頭對于差分電壓和接地電壓的耐受電壓僅為 30V 至 100V 左右。需要大型高壓探頭來測量處理高電壓的電路（例如商用電源）中的浮點。市場上有差分電壓6,000V以上、接地電壓2,000V以上規(guī)格的產(chǎn)品。

使用高壓差分探頭進行測量時，兩個引腳必須分開足夠的距離以防止放電。結(jié)果，由于引線的阻抗，在高頻范圍內(nèi)出現(xiàn)振鈴，并且幅度波動很大。作為對策，使用絞合在一起的兩根引線是有效的。

電路中的噪聲可大致分為差模噪聲和共模噪聲。差模噪聲是通過電路中的導(dǎo)體傳導(dǎo)的噪聲。

另一方面，共模噪聲是部分信號通過地或外殼返回，并且輸入信號和返回信號同相的噪聲。共模噪聲被認為難以應(yīng)對，因為噪聲的傳播方式很復(fù)雜。

高壓差分探頭是測試開關(guān)電源工作情況的非常有效的工具。開關(guān)穩(wěn)壓器會產(chǎn)生共模噪聲，導(dǎo)致接地電壓波動數(shù)百伏。

如果使用差分探頭，應(yīng)該能夠抵消并觀察地電壓波動，但實際上，不可避免地會在差分輸出中加入一些地電壓波動。為了減少這種變化的影響，您需要選擇具有良好共模抑制比 (CMRR) 的探頭。