低電容探頭最大限度地降低對電路操作的影響

表1. 傳統無源探頭的優勢和劣勢。

TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 重新界定了無源探頭產品類別的性能，提供了這類產品以前沒有實現的技術指標。這些探頭設計用于泰克5 系列MSO 和MDO3000、MDO4000 和MSO/DPO5000 系列示波器。這種性能水平是通過結合使用示波器和探頭內部的電路來實現的。通過改善帶寬、輸入電容和自動補償探頭，傳統無源探頭的劣勢被轉化成優勢，如表2 所示。

表2. 泰克TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 的優勢。

圖1. 泰克、力科和安捷倫標配無源電壓探頭的上升時間。

由于標配無源探頭主要用來觀察信號，大多數用戶會把一條長探頭地線連接到接地上。通過使用長地線，可以更簡便地在電路板周圍，把探頭移動到各個測試點，而不必連接和重連接地。短接地彈簧提供了最佳性能，但接地可能不會一直位于彈簧的到達范圍內。長地線長6 英寸( 含) 以上，可以更簡便地獲得接地連接，但長地線增加了電感，降低了性能。隨著地線長度提高，測量中增加的電感也會提高。電感和電容與頻率有關，在探頭電感和電容提高時，探頭性能會下降。例如，連接6 英寸地線的探頭實現的性能和精度都要高于連接12 英寸地線的相同探頭。

可以采用多種方案，解決地線導致的性能問題，如使用更短的地線，或找到輸入電容較低的探頭。TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 在探頭尖端提供了<4 pF 的輸入電容，而其它標配無源探頭產品提供的輸入電容≥ 9.5 pF。在這些泰克無源探頭中，用戶可以連接更長的地線，而不會因探頭輸入電容較高而導致信號劣化。圖2 說明了泰克、力科和安捷倫標配無源探頭在連接長探頭地線時的階躍響應。

圖2. 連接長地線的標配無源電壓探頭的上升時間。

增加長探頭地線對性能的影響非常大。探頭的上升時間下降，輸入信號出現振鈴、過沖提高、幅度精度下降。TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 使得用戶在觀察信號時可以方便地使用更長的探頭接地，而不會出現明顯損耗，如性能和精度下降。

無源探頭在探頭尖端的輸入電容和輸入電阻指標非常重要，因為它影響著被測電路。在外部設備( 如探頭)連接到測試點上時，它會表現為信號源從電路吸收的電流上產生額外的負載。這種負載或吸收的信號電流會改變測試點后面的電路操作，改變測試點上看到的信號。理想的探頭應該有無窮大的阻抗，但這是不可能的，因為探頭必須吸收一定少量的信號電流，以在示波器輸入上積累信號電壓。探頭將一直感應部分信號源負載，挑戰在于使其保持在盡可能低的水平。

問題最大的負載是由探頭尖端的電容引起的。對低頻，這種電容擁有非常高的電抗，對被測電路影響很小或沒有影響。在頻率提高時，電容電抗會下降，頻率越高，電容負載越高。通過降低帶寬，提高上升時間，電容負載會影響測量系統的帶寬和上升時間特點。TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 提供的輸入電容明顯要低于現有的高阻抗通用無源探頭。這些探頭在探頭尖端的輸入電容<4 pF，明顯低于非泰克探頭中提供的≥ 9.5 pF 的輸入電容。圖3 是泰克TPP1000 與力科和安捷倫標配無源探頭的探頭負載對比結果。

圖3. 探頭負載對標配無源電壓探頭的影響。

由于探頭和示波器輸入特點變化，通用無源探頭要求低頻補償。用戶可能并不知道要求低頻補償，可能會忘了這一規程，或者可能會放棄低頻補償，以節約時間。如圖4 所示，必須使用調節工具補償探頭輸出，直到響應平坦化，如下面的“正確補償”實例所示。

除了在所有無源探頭上必需進行低頻補償及進行常見用戶調節外，一般還要求由制造商的服務部門執行高頻補償。用戶一般不能接觸高頻補償調節點，可能要求用戶損壞補償盒外面的標簽才能接觸到這些點。這種補償還可能要求專用設備，如校準發生器和專用探頭適配器，才能進行必要的調節。高頻補償校正了直到前沿的畸變以及長期平坦度，如圖5 所示。

圖5. 高頻探頭補償。

在連接到兼容的泰克示波器時，TPP1000、TPP0500B和TPP0250 能夠自動進行低頻和高頻補償。不管是低頻補償還是高頻補償，TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 所需的時間都要低于手動調節標配無源探頭進行低頻補償所需的時間。在TPP1000、TPP0500B和TPP0250 中，當探頭第一次連接到一條通道上時，通過把探頭尖端和接地保持在示波器的PROBECOMP 引腳上，然后選擇“Compensate Probe for”，可以簡便地補償探頭。圖6是選擇實例。這一規程所需的時間不到5 秒，在拆下和重連探頭時，補償結果存儲在示波器中。示波器能夠為每條通道存儲多只探頭的補償結果。

圖6. 自動低頻和高頻探頭補償。