探头讲解第一篇：高压差分探头
单端探头和差分探头测试原理
单端探头和差分探头测试原理1. 引言在电子电路测试和测量中，探头是一种常用的工具，用于连接被测电路和测试设备。
探头的设计和选择对测试结果的准确性和可靠性起着重要作用。
单端探头和差分探头是常用的两种探头类型，本文将详细介绍它们的测试原理。
2. 单端探头单端探头是最常见的一种探头类型，它用于测量电路中的单个信号引脚。
单端探头由接地引线、探头头部和信号引线组成。
2.1 探头头部探头头部是连接到被测电路上的部分，它通常由金属制成，具有良好的导电性能。
探头头部的主要功能是接触被测点，将被测信号引导到信号引线上。
2.2 信号引线信号引线是将被测信号从探头头部传输到测试设备的部分。
它通常由金属导线和绝缘材料组成。
信号引线的导线材料和长度对测试结果有一定影响，应根据具体测试需求进行选择。
2.3 接地引线接地引线是将探头接地的部分，它通常连接到测试设备的地线或地引脚上。
接地引线的设计和连接方式对测试结果的准确性和可靠性起着重要作用。
2.4 测试原理单端探头的测试原理基于电路中的接地引线和信号引线之间的电压差。
当探头头部接触到被测点时，信号引线将被测信号引导到测试设备上，同时接地引线将电路的地点接地。
由于电路中的地点通常是一个参考点，因此测量的是被测点与地点之间的电压差。
单端探头的输入阻抗是一个重要的参数，它决定了被测电路的负载。
过高或过低的输入阻抗都会对被测电路产生影响。
因此，在选择单端探头时，应根据被测电路的特性和测试要求选择合适的输入阻抗。
3. 差分探头差分探头是一种特殊的探头类型，它用于测量电路中的差分信号。
差分信号是指两个信号引脚之间的电压差，通常用于传输数据和抑制干扰。
3.1 差分模式和共模模式在介绍差分探头的测试原理之前，先了解一下差分模式和共模模式的概念。
•差分模式：差分模式是指两个信号引脚之间的电压变化大小和方向相反的情况。
在差分模式下，差分信号的幅值是两个信号之间的电压差。
•共模模式：共模模式是指两个信号引脚之间的电压变化大小和方向相同的情况。
高压差分探头测试原理
高压差分探头测试原理
高压差分探头测试原理是一种常用的电气测试方法，它可以用来测量电路中的电压差异。
这种测试方法通常用于测量高压电路中的电压差异，例如变压器、电容器、电感器等。
高压差分探头测试原理的基本原理是利用两个探头之间的电阻差异来测量电路中的电压差异。
这种测试方法通常使用两个探头，一个探头连接到电路的高压端，另一个探头连接到电路的低压端。
当电路中存在电压差异时，两个探头之间的电阻差异会导致电流流过两个探头的电路不同，从而产生一个电压差异信号。
高压差分探头测试原理的优点是可以测量高压电路中的电压差异，而且可以在不影响电路正常工作的情况下进行测试。
此外，高压差分探头测试原理还可以用于测量电路中的电流差异，例如在测量变压器的负载电流时。
高压差分探头测试原理的应用范围非常广泛，例如在电力系统中，它可以用于测量变压器、电容器、电感器等设备的电压差异，以及测量电力线路中的电压差异。
在工业自动化控制系统中，高压差分探头测试原理可以用于测量电机、变频器等设备的电压差异，以及测量工业自动化控制系统中的电压差异。
高压差分探头测试原理是一种非常重要的电气测试方法，它可以用于测量电路中的电压差异和电流差异，广泛应用于电力系统、工业
自动化控制系统等领域。
高压差分探头用户手册说明书
高压差分探头用户手册ZP1000系列UserManual UM01010101 V2.00 Date: 2019/03/13类别内容关键词高压差分探头摘要本文主要介绍ZP1000系列高压差分探头的使用方法、主要技术指标等。
修订历史首先，非常感谢您购买本公司ZP1000系列高压差分探头。
本手册包括安全概述、产品简介、主要技术指标及使用方法等内容。
请在开始使用前仔细阅读本手册。
除非另外声明，本手册中出现的“产品”、“探头”均指ZP1000系列高压差分探头。
产品保证和保修服务：本公司保证ZP1000系列高压差分探头的性能完全达到本手册中所列的各项技术指标。
本公司对该产品所采用的原材料和生产工艺进行严格控制，确保产品稳定可靠，并承诺对产品本身提供一年的保修服务。
本保修服务仅限于产品在保修期内并在正常使用和管理情况下所发生的质量故障，不适用于被错误使用、无人管理、遭受事故或处于非正常环境中使用的情况。
仅作以上保证，不作任何其他明示的或默示的保证，其中包括适销性，对某种特定应用的合理性和适应性的保证。
不论在合同中、民事过失上或其它方面，本公司不对任何特殊的、偶然的或间接的损害负责。
前言 (ii)1.安全概述 (1)2.产品简介 (2)3.主要技术指标 (3)4.收货检查及使用前检查 (5)4.1收货检查 (5)4.2使用前检查 (5)5.探头主体 (6)6.探头附件 (7)7.使用方法 (8)7.1操作步骤： (8)7.2使用注意事项： (8)7.3简单故障现象及排除方法 (9)8.免责声明 (10)为了确保使用人员和本产品以及与本产品相连接设备的安全，请严格遵照下列安全操作规范：✧使用正确的电源适配器：必须使用本产品原配电源适配器，以免造成探头损坏。
✧掌握并采用正确的链接和断开方法：连接时先将探头输出端连接到测试仪器再连接探头输入：先连接好测试输入端辅助配件再连接输入电路。
断开时要先断开测试输入再断开探头输出端的连接。
差分探头
畸变：畸变是输入信号预计响应或理想响应的任何幅度偏差。在实践中，在快速波形转换
之间通常会立即发生畸变，其表现为所谓的“减幅振荡”。差分探头的两个差分输入线非常长，常见的有 30cm左右，如果差分探头这个指标设计不好，那么测量
分类
常见的差分探头有两类：有一类是针对低压信号的，在高速的数字电路中这种差分信号比较常见，这一类差 分探头的测量电压常见的幅值是±8V，带宽一般在1GHz以上；另一类是专门针对高压测量的，测量电压高达上KV， 在开关电源测量中这种差分信号比较常见，这类差分探头叫高压差分探头，测量电压一般在KV级别，带宽在 20MHz—100MHz范围内比较常见。
差分探头差分信号放大原理图
3大重要指标
带宽
CMRR
畸变
带宽 (通用)：所有探头都有带宽。探头的带宽是指探头响应导致输出幅度下降到70.7% 。在选择示波器和 示波器探头时，要认识到带宽在许多方面影响着测量精度。在幅度测量中，随着正弦波频率接近带宽极限，正弦 波的幅度会变得日益衰减。在带宽极限上，正弦波的幅度会作为实际幅度的70.7% 进行测量。因此，为实现最大 的幅度测量精度，必需选择带宽比计划测量的最高频率波形高几倍的示波器和探头。这同样适用于测量波形上升 时间和下降时间。波形转换沿(如脉冲和方形波边沿)是由高频成分组成的。带宽极限使这些高频成 分发生衰减， 导致显示的转换慢于实际转换速度。为精确地测量上升时间和下降时间，使用的测量系统必需使用拥有充足的带 宽，可以保持构成波形上升时间和下降时间的高频率成份。最常见的情况下，使用测量系统的上升时间时，系统 的上升时间一般应该比要测量的上升时间快2倍以上。
操作方法
差分探头PINTECH为例 其可分为两部分。差分探头外观如下： 操作方法差分探头外观A.输出端： BNC输出端子和辅助接地端子用于连接示波器。 B.输入端：差分探头输入端用于连接探头测试夹。 C.测试夹：测试夹用于安全的连接到电路中的测试点
示波器探头基础入门指南
举例如下图：差模信号Vdm幅度为1V，经过差分放大器后幅度为2V，即Adm = 2.共模信号Vcm幅度为4.5V，经过差分放大器后幅度抑制为0.45V，即Acm=0.1.因此，CMRR =2 / 0.1 = 20：1 = 26dB。
图14差分信号测试举例
对于理想的差分放大器而言，我们希望其完全抑制共模信号，从而消除噪声Vnoise对差分信号测量的影响。对于一般的差分信号测量而言，20dB的CMRR已经足够，而R&S RT-ZD40的CMRR可达50dB，性能非常优异。
图2无源探头示意图
无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连，所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用（某些厂家特殊接口标准的探头除外），但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型，所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减比，以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。
图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图，它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线（一般1至1.5米左右）、可调补偿电容Ccomp组成。此类无源探头一般输入阻抗为10MΩ，衰减比因子为10：1。
差模（Differential Mode）：差分信号两端不同的信号成分，用表达式表示为Vdm = Vin+ - Vin-.
共模抑制（Common Mode Rejection）：差分放大器对共模信号的抑制能力，即差分放大器的一项主要能力是对Vnoise进行抑制消除。如果共模电压Vcm经过差分放大器的增益为Acm，差模电压Vdm经过差分放大器的增益为Adm，则我们可以用共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio）即CMRR来表示共模抑制能力，其表达式为：
高压差分探头P1300
4) 探头输出接 BNC 母头转双接线柱（如图三所示），插入数字万用表
两个输入端。
5) 使能信号源输出，分别记录电压输出值，核对下表，计算是否在
范围内。
6) 测试结束后关闭校正仪。
型号 衰减比例 探头期望输出电压 探头实际输出电压
P1300
50X
≤1mV
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8、测试记录表格
深圳市宇捷弘业科技有限公司
绝缘活塞电夹 产品附件有提供
测试用夹具
BNC 转接头 1 BNC 公头转双母头如图一
测试转接
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BNC 转接头 2 BNC 公头转双接线柱如图二
BNC 转接头 3 BNC 母头转双接线柱如图三
负载终端
BNC 公头转 50 欧姆负载如图四
深圳市宇捷弘业科技有限公司 测试转接 测试转接 信号源负载
图一 BNC 公头转双母头
置
探头期望上升时 间
探头实际上升时 间
P1300
50X 500X
20Vp-p 200MHz 20Vp-p 200MHz
≤7ns ≤7ns
7、DC 共模抑制比(CMRR)
1)探头设置在低衰减比例档位 50X。
2) 信号源ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ置 500V 直流电压，此时电压输出关闭。
3) 探头的两个输入端接 500V 电压。
500X
±1300V
±1300V
参考下图 1
600V CATIII 1000V CATII
5MΩ
10MΩ
第5页
输入电容 CMRR 噪声(Vrms)
单端对地 两输入端 DC 100kHz 1MHz
过载指示电压阀值
延时时间
过载指示灯(红灯) 终端负载要求 电源适配器
不同类型探头及其特点
不同类型探头及其特点市场上提供了数百种、甚至上千种不同的示波器探头。
示波器探头的一个技术指标是频率特性，按频率划分探头的种类有其方便之处，但是示波器探头的频率覆盖范围有限很难按无线电频率的LF、HF、VHF、UHF、RF等波段来划分。
示波器探头是所有探头中的一种，最常使用的探头是电压电流探头，而探头通常是按测量对象进行分类的，具体分类如图2所示：2.1无源电压探头2.1.1无源探头无源探头由导线和连接器制成，在需要补偿或衰减时，还包括电阻器和电容器。
探头中没有有源器件（晶体管或放大器），因此不需为探头供电。
无源探头一般是最坚固、最经济的探头，它们不仅使用简便，而且使用广泛。
2.1.2高阻无源电压探头从实际需要出发，使用最多的是电压探头，其中高阻无源电压探头占最大部分。
无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数1×，10×和100×。
在这些无源探头中，10×无源电压探头是最常用的探头。
对信号幅度是1V峰峰值或更低的应用，1×探头可能要比较适合，甚至是必不可少的。
在低幅度和中等幅度信号混合（几十毫伏到几十伏）的应用中，可切换1×/10×探头要方便得多。
但是，可切换1×/10×探头在本质上是一个产品中的两个不同探头，不仅其衰减系数不同，而且其带宽、上升时间和阻抗（R和C）特点也不同。
因此，这些探头不能与示波器的输入完全匹配，不能提供标准10×探头实现的最优性能。
2.1.3低阻无源电压探头大多数高阻无源探头的带宽范围在小于100MHz到500MHz或更高的带宽之间。
而低阻无源电压探头（又称为50欧姆探头、Zo探头、分压器探头）的频率特性很好，采用匹配同轴电缆的探头，带宽可达10GHz和100皮秒或更快的上升时间。
这种探头是为用于50欧姆环境中设计的，这些环境一般是高速设备检定、微波通信和时域反射计（TDR）。
高压差分探头测试原理
高压差分探头测试原理
《高压差分探头测试原理》
一、高压差分探头测试原理
高压差分探头测试原理是一种用于对高压介质进行检测的工具。
它能够对液体、气体和固体的高压进行测试，并对压力和温度进行仪表检测。
差分探头测试原理是利用不同电压和温度之间的关系，通过比较两种概念（静态压力和动态压力）之间的差异，来测量压力。
静态压力（此时压力不变）在温度不变的情况下是一定的，而动态压力（此时压力正在变化）则会随着温度变化而变化。
差分探头测试原理是通过两个不同的压力传感器来实现的：静态压力传感器和动态压力传感器。
静态压力传感器是18~20kpa，温度传感器可检测到-20~160摄氏度，动态压力传感器可检测到高达
1.5Mpa的高压介质。
两个传感器分别连接到电路中，当压力和温度变化时，传感器可以生成电压和电流，通过测量这些电压和电流来对压力和温度的变化进行计算和测量。
高压差分探头的优点在于它能够精确、准确地测量到高压介质，而且具有耐用性，能够对温度变化进行精确的检测，减少了疏忽和错误的发生。
二、应用
高压差分探头测试原理主要应用于不同类型的高压介质测量，如石油、天然气等，用于检测石油管道、油井和其他高压介质设备的压
力和温度情况，以及精确的测量值。
此外，高压差分探头还可以用于液压机械、空气动力学设备、水力设备、火力发电厂、飞机、舰船等设备的压力和温度测量。
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探头讲解第一篇：高压差分探头
发出的噪声。
随着频率的提高，单端测量的CMMR（共模抑制比）的性能
会迅速下降。
如果保留共模干扰的话，这会导致信号的噪声比实际的噪声还要大的多。
2) 示波器浮地测量
目前常见的错误浮地测量方法就是示波器浮地测量方法，是通过切断标准三
头AC 插座地线的方法或使用一个交流隔离变压器，切断中线与地线的连接。
将示波器从保护地线浮动起来，如图4，以减小地环路的影响。
这种方法其实
并不可行，因为在建筑物的布线中中线也许在某处已经与地线相连，是不安全的测量方法；此外，它违反了工业健康和安全规定，且获得的测量结果也差。
而且示波器在地浮动时会出现一个大的寄生电容，浮动测量将受到振荡的破坏，测量的波形失真严重，后续会有实例演示。
总而言之，示波器浮地测量容易损坏被测器件；损坏示波器；给人身带来潜在危害；测量误差大。
3）差分测量
浮地测量的最佳解决办法就是使用高共模抑制比的差分探头，因为两个输入
端都不存在接地的问题，两路输入信号的差分运算在探头前端放大器完成，传输到示波器通道的信号是已差分后的电压，示波器无需去掉三线插头的接地端即可实现安全的浮地测量，如图5。
4.差分探头
常见的差分探头中有一类是针对低压信号的，在高速的数字电路中这种差分
信号比较常见，这一类差分探头的测量电压常见的幅值是±8V，带宽一
般在1GHz 以上；另一类是专门针对高压测量的，测量电压高达上KV，在开
关电源测量中这种差分信号比较常见，这类差分探头叫高压差分探头，测量电。