示波器電壓探頭和電流探頭一樣嗎

示波器電壓探頭和電流探頭是不一樣的，電壓探頭是測(cè)電壓信號(hào)用的，輸出為電壓值，電流探頭是測(cè)電流參數(shù)用的，輸出為電流值，下面就給詳細(xì)介紹下：

電壓探頭大體分為三類(lèi)

無(wú)源探頭，有源探頭，一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合的探頭

高低溫探頭(極限溫度探頭)

很多工程師需要使用示波器探頭探測(cè)位于環(huán)境溫度艙中的產(chǎn)品，以驗(yàn)證產(chǎn)品在不同工作溫度條件下的性能，或確定高溫或低溫條件下導(dǎo)致產(chǎn)品故障的原因。極限溫度測(cè)試的溫度范圍通常會(huì)超出探頭的指定標(biāo)準(zhǔn)，從而造成探頭參數(shù)偏差甚至損壞探頭。

市場(chǎng)上的大部分有源或無(wú)源探頭都有特定的工作溫度范圍，從0至50℃不等。但是，是德科技提供了多種支持從–40至+85℃或更大溫度范圍的極限溫度探測(cè)解決方案。它們可允許用戶在溫度艙內(nèi)使用探頭和探測(cè)附件，而將探頭適配夾和示波器放置于溫度艙外。

對(duì)于超出極限溫度范圍測(cè)量的擴(kuò)展溫度測(cè)試，是德科技還提供了N5450BInfiniiMax極限溫度延長(zhǎng)電纜和系列差分探測(cè)系統(tǒng)，讓工程師能夠在更寬泛的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行信號(hào)探測(cè)。與KeysightN5381A或N5441A差分焊入式探頭結(jié)合使用時(shí)，該解決方案為工程師提供最寬泛的溫度范圍(-55℃至150℃)，這也是汽車(chē)電子器件測(cè)試規(guī)定的最大溫度范圍。

針對(duì)亞毫伏級(jí)電壓波形的測(cè)試，是德科技N2820A探頭可以做電壓探頭使用測(cè)試3微伏到1.2伏的電壓。

特殊應(yīng)用場(chǎng)合的探頭選擇比較簡(jiǎn)單，只需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行選擇既可。

無(wú)源探頭根據(jù)不同的衰減比提供不同的測(cè)量電壓范圍，如果需要高精度測(cè)試，在探頭測(cè)試電壓范圍滿足的情況下選擇要盡量低的衰減比以減少噪聲。比如電壓紋波的測(cè)試就要盡量選用1:1探頭，1:1無(wú)源探頭可以滿足大部分情況下的電壓紋波測(cè)試，當(dāng)然，為了更好的抗干擾能力，或者待測(cè)電壓為差分信號(hào)時(shí)，建議選擇較低衰減比的差分探頭進(jìn)行測(cè)試，不過(guò)大部分差分探頭的偏置能力有限會(huì)帶來(lái)測(cè)試的不便。

是德科技提供專門(mén)測(cè)量電壓紋波的單端有源探頭N7020A，又稱電源完整性探頭，能夠提供高達(dá)2GHz的帶寬，有著業(yè)界最低的底噪和強(qiáng)大的偏置能力(在1mV的垂直刻度下可達(dá)正負(fù)24V的任意偏置)，是目前電源完整性領(lǐng)域最常見(jiàn)的探頭。

還有很多低衰減比的單端有源探頭寄生電容非常小，適合于晶振頻率的測(cè)試。

更多的單端有源探頭和差分有源探頭的應(yīng)用范圍是高速信號(hào)的測(cè)試，這一類(lèi)探頭大多帶寬比較寬，可達(dá)幾GHz到幾十GHz，選擇這一類(lèi)探頭時(shí)，要注意探頭的帶寬，耐壓，動(dòng)態(tài)范圍，前端，還要考慮待測(cè)總線協(xié)會(huì)的推薦。

針對(duì)中高壓領(lǐng)域的測(cè)試，高衰減比的無(wú)源探頭和差分探頭都可以選擇，相比無(wú)源探頭，有源探頭更安全可靠，有更好的共模抑制能力，測(cè)試結(jié)果也更精確。

示波器電流探頭讓示波器能夠測(cè)量電流，擴(kuò)展了測(cè)量電壓以外的用途?；旧隙?，電流探頭通過(guò)某種方式感應(yīng)電流流動(dòng)，并將電流轉(zhuǎn)化為可以在示波器上查看并測(cè)量的電壓。

目前最常用的電流探頭是結(jié)合電流互感器和霍爾效應(yīng)的交直流探頭。市面上還有多種可以選擇的電流探頭類(lèi)型，先了解清楚每一種探頭的原理和優(yōu)缺點(diǎn)才能合理的根據(jù)自己的應(yīng)用選擇。

根據(jù)不同的電流檢測(cè)技術(shù)，示波器電流探頭一般分為以下三類(lèi)：

1電阻采樣式電流探頭：基于歐姆定律實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)

2夾合式電流探頭：基于交流互感器的交流探頭或者混合霍爾器件/交流互感器的交直流探頭

3羅氏線圈：用于大交流電流測(cè)量的便捷探頭

電阻采樣式電流探頭

測(cè)量DUT電流的一種直接方式是在電流中使用采樣電阻，測(cè)量電阻兩端的壓降，并使用歐姆定律方程式(即，I=V/R)將電壓轉(zhuǎn)換為電流。此方法是侵入式測(cè)量法，采樣/分流電阻和測(cè)量電路通過(guò)電氣連接，并且是待測(cè)設(shè)備的一部分。因此，有很多因素需要考慮。

選擇檢測(cè)電阻

電阻值、精度、溫度系數(shù)和物理尺寸的選擇均取決于待測(cè)量的電流量和實(shí)際環(huán)境。電阻值越大，信噪比越大，測(cè)量精度也越高。但是，較大的電阻值將導(dǎo)致電阻上功耗的增加，從而在用電端產(chǎn)生電壓低于實(shí)際供電電壓。除了電壓壓降外，還存在檢測(cè)電阻值和測(cè)量噪聲、靈敏度和帶寬之間的權(quán)衡。為了降低負(fù)擔(dān)電壓的影響，用戶可能需要盡可能使用最小的檢測(cè)電阻值，但較低的檢測(cè)電阻同樣會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生不利影響，用戶需要在測(cè)試精度和電阻功耗，后端電壓損失方面做出均衡選擇。

高壓側(cè)還是低壓側(cè)?

使用電阻采樣式電流探頭測(cè)量負(fù)載電流時(shí)，時(shí)選擇將檢測(cè)電阻放在供電電壓和負(fù)載(高壓側(cè))之間，或者放在負(fù)載和接地(低壓側(cè))之間。通常更傾向于使用低壓側(cè)感應(yīng)，因?yàn)楣材ｋ妷嚎拷拥囟?。高?cè)感應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)在于其可以直接監(jiān)控電源的電流，從而方便檢測(cè)負(fù)載短路。

電阻采樣式電流探頭優(yōu)點(diǎn)

可實(shí)現(xiàn)極高的靈敏度并進(jìn)行高帶寬測(cè)量，突破傳統(tǒng)電流的限制達(dá)到uA級(jí)測(cè)量的精度

小巧、經(jīng)濟(jì)

限制

在負(fù)擔(dān)電壓和測(cè)量精度(噪聲、靈敏度和帶寬)之間存在權(quán)衡。

高精度測(cè)量的較大檢測(cè)電阻值意味著檢測(cè)電阻上壓力驟降的增加，以及負(fù)載的低電壓，從而引起系統(tǒng)性能和效率問(wèn)題。

此方法是侵入式測(cè)量法，其中檢測(cè)電阻和測(cè)量電路通過(guò)電氣連接，并且是待測(cè)設(shè)備的一部分。

夾合式電流探頭

現(xiàn)在市場(chǎng)上最常見(jiàn)的電流探頭類(lèi)型是磁芯電流探頭，或夾合式電流探頭。這是一種間接電流檢測(cè)技術(shù)，探頭夾住帶待測(cè)導(dǎo)線，以實(shí)現(xiàn)非接觸性電流測(cè)量。探頭的輸出端會(huì)產(chǎn)生與測(cè)量的電流振幅成正比的電壓信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)測(cè)定或隔離測(cè)量，過(guò)程中探頭不會(huì)與待測(cè)設(shè)備進(jìn)行電氣連接。夾合式電流探頭有交流和交流/直流不同的類(lèi)型，并且有各種電流轉(zhuǎn)換換算系數(shù)可用。電流探頭被設(shè)計(jì)用于感應(yīng)導(dǎo)體周?chē)姶艌?chǎng)強(qiáng)度，并將其轉(zhuǎn)為對(duì)應(yīng)的電壓以供示波器測(cè)量。在最常見(jiàn)的夾合式電流探頭內(nèi)采用了兩種傳感器技術(shù)。一種是測(cè)量直流或低頻信號(hào)的霍爾效應(yīng)傳感器。另一項(xiàng)常見(jiàn)技術(shù)是使用電流互感器。交流電流在一次側(cè)內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，然后在第二繞組電路中引出電流，并被送至至測(cè)量?jī)x。第二繞組將帶有與通過(guò)主要繞組電流成正比的感應(yīng)電壓，此技術(shù)僅可用于測(cè)量交流電流。

目前常見(jiàn)的技術(shù)是混合交流/直流電流探頭，在一個(gè)探頭內(nèi)整合了用于測(cè)量直流和低頻分量的霍爾效應(yīng)傳感器元件以及測(cè)量交流的電流互感器。

夾合式電流探頭優(yōu)點(diǎn)

探頭和待測(cè)設(shè)備之間的電流隔離。

它們可以放置在電流路徑上的任意位置，而不會(huì)切斷電路。

插入阻抗較低。

選擇示波器供電還是外置電源?

根據(jù)供電模式不同夾合式電流探頭還可以分為示波器供電(Aut Pr be)和外置電源探頭。示波器供電探頭使用方便，不需要攜帶探頭外置電源，提供更智能的消磁和歸零操作。不過(guò)外置供電探頭由于可以在不同品牌的示波器上通用而更能保護(hù)用戶的資產(chǎn)，由于夾合式電流探頭價(jià)格十分昂貴，甚至不亞于示波器的價(jià)格，選擇探頭時(shí)其通用性也是一個(gè)非常重要的參考因素。

夾合式電流探頭限制

消磁和偏移誤差消除。為了進(jìn)行精確測(cè)量，需要偶爾對(duì)探頭進(jìn)行消磁，并在消磁后補(bǔ)償探頭上保留的任何直流偏移。

高價(jià)格：霍爾效應(yīng)傳感器是最貴的電流傳感器之一

羅氏線圈

如果您處理的是幾十安培甚至更大交流電流并且希望測(cè)量方式更加靈活，可以考慮使用羅氏電流探頭。羅氏線圈不含鐵磁性材料，無(wú)磁滯效應(yīng)，幾乎為零的相位誤差;無(wú)磁飽和象，因而測(cè)量范圍可從數(shù)安培到數(shù)百千安的電流;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且和被測(cè)電流之間沒(méi)有直接的電路聯(lián)系;

羅氏線圈的工作原理是什么?

羅氏線圈又稱羅科夫斯基線圈，其工作原理是基于法拉第定律，講述的是閉合電路中感應(yīng)的總電動(dòng)勢(shì)與連接電路的總磁通量時(shí)間變化率的正比關(guān)系。羅科夫斯基線圈與交流電電流互感器類(lèi)似，其中電壓被導(dǎo)向第二線圈，并在該處與經(jīng)過(guò)絕緣導(dǎo)體的電流成正比關(guān)系。關(guān)鍵區(qū)別在于羅科夫斯基線圈帶有空心磁芯，這一點(diǎn)與電流互感器剛好相反，后者依靠高導(dǎo)磁率鋼芯與第二繞線實(shí)現(xiàn)磁耦合。而空心磁芯則采用較低插入抗阻的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更快的信號(hào)響應(yīng)和線性的信號(hào)電壓?？招拇判揪€圈以環(huán)形方式被置于帶電流的導(dǎo)體周?chē)?，且交流電電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)在線圈中感應(yīng)電壓。通過(guò)一個(gè)對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分的電路，就可以真實(shí)還原輸入電流。

羅氏線圈優(yōu)點(diǎn)

無(wú)磁芯飽和現(xiàn)象的大電流測(cè)量

羅氏線圈可以測(cè)量大電流(范圍涵蓋從數(shù)mA到數(shù)kA以上)而無(wú)磁芯飽和現(xiàn)象，因?yàn)樘筋^使用的是非磁性“空心”磁芯。可測(cè)量電流的上限被測(cè)量?jī)x器的最大輸入電壓或被線圈/積分器電路元件的電壓限值所限制。其他電流傳感器會(huì)隨著測(cè)量電流范圍的增加而變得更加笨重不同，羅氏線圈由于與待測(cè)量電流幅度獨(dú)立，從而可以保持相同的小體積。這使得羅氏線圈成為了進(jìn)行數(shù)百乃至數(shù)千安大交流電流測(cè)量的最有效測(cè)量工具。

使用靈活

輕型包夾式傳感線圈使用靈活，可輕松包裹住帶電流的導(dǎo)體。其可以插入電路內(nèi)難以觸及的部件。大部分羅氏線圈都足夠纖細(xì)，可以放入T0-220或TO-247功率半導(dǎo)體封裝腿之間，而無(wú)需額外的線圈連接電流探頭。這也提供了實(shí)現(xiàn)高信號(hào)完整性測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。

最高帶寬>30 MHz

讓羅氏線圈可以測(cè)量變化速度極快的電流信號(hào)–例如數(shù)千A/μsec的信號(hào)。高帶寬特性允許分析系統(tǒng)中以高開(kāi)關(guān)頻率運(yùn)行的高階諧波，或精確監(jiān)控具有快速上升或下降時(shí)間的開(kāi)關(guān)波形。實(shí)現(xiàn)高信號(hào)完整性測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。

非侵入性或無(wú)損測(cè)量

由于具有低插入阻抗，羅氏線圈從待測(cè)設(shè)備中抽取的電流極小。因?yàn)樘筋^而注入到被測(cè)設(shè)備中的阻抗只是幾微微亨利，因而支持更快速的信號(hào)響應(yīng)和非常線性化的信號(hào)電壓。

低成本

與霍爾效應(yīng)傳感器/互感器電流探頭相比，羅氏線圈通常價(jià)格較低。

羅氏線圈的使用限制

僅限交流電

羅氏線圈無(wú)法處理直流電流，僅支持交流電流。

靈敏度

羅氏線圈與電流互感器相比，由于缺少高導(dǎo)磁率磁芯而靈敏度較低。

不同類(lèi)型電流探頭比較

下面的圖表比較電阻采樣、夾合式電流探頭和羅氏線圈電流探頭的主要屬性。在您需要給應(yīng)用選擇電流探頭時(shí)，您可以參考這個(gè)圖表。

以上就是示波器電壓探頭和電流探頭的相關(guān)介紹，如您使用中還有其他問(wèn)題，歡迎登錄西安普科電子科技。

審核編輯：湯梓紅