Understanding passive probes

R&S®Essentials | Digital oscilloscope and probe fundamentals

Understanding passive oscilloscope probes

Active vs. passive probes

Oscilloscope probes can be divided into two main categories: active probe and passive probes. Passive probes have no active components and therefore can operate without power from the scope. They are extremely common, and a set of passive probes is usually included with every oscilloscope. In fact, passive probes are often interchangeable between scopes, even with scopes from different manufacturers, although they will have different performance and other characteristics.

Passive probes are relatively inexpensive, especially compared to active proves, and they are also more rugged than active probes. Furthermore, passive probes are very easy to use: no complicated configuration, just connect the probe to the scope, attach the ground lead, and start probing.

Ослабление пассивного пробника

Пробники с коэффициентом ослабления 1x

Пробник с коэффициентом ослабления 1x просто соединяет осциллограф с контрольной точкой, не внося дополнительного ослабления. Это означает, что такие пробники обладают высокой чувствительностью и лучше видят слабые сигналы. Таким образом, пробник с коэффициентом ослабления 1x полезен при низком уровне сигнала, например, с размахом напряжения менее 1 В. Пробники с коэффициентом ослабления 1x имеют низкочастотную полосу пропускания, поскольку входная емкость осциллографа действует как фильтр нижних частот. В низкочастотных вариантах применения, например когда пробник используется для фильтрации высокочастотного шума в измеряемом низкочастотном сигнале, это может рассматриваться как преимущество.

Пробники с коэффициентом ослабления 10x

Пробники с 10-кратным коэффициентом ослабления являются «стандартными» пробниками, поставляемыми с большинством осциллографов. Они уменьшают амплитуду сигнала в десять раз. Как правило, ослабление достигается за счет включения в наконечник пробника резистора с сопротивлением 9 МОм, который образует делитель напряжения. Дополнительное ослабление делает такие пробники подходящими для измерения высокого напряжения. Дополнительное ослабление также увеличивает входное сопротивление осциллографа в 10 раз, поэтому пробники с коэффициентом ослабления 10x создают меньшую нагрузку на цепь, чем пробники с коэффициентом ослабления 1x. Еще одно преимущество пробников с коэффициентом ослабления 10x состоит в том, что они имеют гораздо более широкую полосу пропускания, чем пробники с коэффициентом ослабления 1x. Наконечник пробника с коэффициентом ослабления 10x содержит емкость, которая помогает компенсировать внутреннюю входную емкость осциллографа. Это особенно важно при измерении сигналов с высокочастотными составляющими, таких как прямоугольные и импульсные сигналы.

Пробники с коэффициентом ослабления 1x

Пробники с коэффициентом ослабления 10x

Автоматическое обнаружение пробника

Как осциллограф узнает, что мы используем пробник с коэффициентом ослабления 1x или 10x? В некоторых случаях осциллограф способен определить, является ли подключенный пробник пробником с коэффициентом ослабления 1x или 10x, и автоматически настроить его параметры. Это возможно, потому что многие пробники с коэффициентом ослабления 10x имеют металлический штыревой контакт со стороны разъема подключения к осциллографу, и если этот контакт касается чувствительного кольца на входе осциллографа, осциллограф «понимает», что используется пробник с коэффициентом ослабления 10x.

Переключаемые пробники

Некоторые пробники можно использовать как в режиме 1x, так и в режиме 10x, перемещая боковой переключатель. Такие пробники называются переключаемыми. При использовании переключаемого пробника необходимо соответствующим образом отрегулировать настройки осциллографа, если ослабление пробника не определяется автоматически.

Пробники с коэффициентом ослабления 10x с металлическим штыревым контактом

Переключатель на пробнике

Компенсация пробников

При использовании пробников, особенно пробников с коэффициентом ослабления 10x, возникает вопрос о компенсации их влияния. Процедура компенсации пробника используется для согласования собственной входной емкости осциллографа с емкостью в наконечнике пробника. Рекомендуется выполнять компенсацию пассивных пробников перед их использованием, поскольку это снизит погрешности отображения амплитуды и формы импульса в измеряемом сигнале.

Заключение

  • Пассивные пробники являются наиболее распространенным типом осциллографических пробников
  • Пассивные пробники представляют собой недорогие, надежные и простые в использовании устройства для самых разных областей применения
  • Двумя наиболее распространенными коэффициентами ослабления являются 1x и 10x
  • Пробники с коэффициентом ослабления 1x хороши для слабых сигналов, но имеют ограниченную полосу пропускания
  • Пробники с коэффициентом ослабления 10x хороши для сильных сигналов, имеют более широкую полосу пропускания и нагружают цепь меньше, чем пробники с коэффициентом ослабления 1x
  • При использовании пробника, ослабляющего входной сигнал, важно использовать правильные настройки осциллографа
  • Некоторые пробники можно переключать между режимами 1x и 10x
  • Для получения хороших результатов важно правильно компенсировать влияние пробников

Не уверены, какой пассивный пробник лучше всего подойдет для ваших измерений? Наши специалисты вам помогут.

Curious to learn more about test fundamentals?

Sign up for our newsletter