有源探頭原理

有源探頭是一種輸入阻抗和帶寬都高的探頭，其實(shí)有源探頭也是個(gè)廣泛的說(shuō)法，是指需要供電的探頭。應(yīng)用比較廣泛的有源電壓探頭的原理如下：
 

有源探頭的前端有一個(gè)高帶寬的放大器，放大器是需要供電的，這也是有源探頭名稱(chēng)的由來(lái)。

我們知道放大器的輸入阻抗都比較高，所以有源探頭可以提供比較高的輸入阻抗；

同時(shí)放大器的輸出驅(qū)動(dòng)能力又很強(qiáng)，所以可以直接驅(qū)動(dòng)后面50歐姆的負(fù)載和傳輸線(xiàn)。

由于50歐姆的傳輸線(xiàn)可以提供很高的傳輸帶寬，再加上放大器本身帶寬較高，

所以整個(gè)探頭系統(tǒng)相比無(wú)源探頭就可以提供更高的信號(hào)帶寬。

 

我們可以看到有源探頭的所有優(yōu)異特性都是由其前端的放大器帶來(lái)的，

但是這個(gè)高帶寬的放大器造價(jià)很高，而且又要放在探頭前端有限的空間內(nèi)，因此實(shí)現(xiàn)成本很高。

一般無(wú)源探頭的價(jià)格都是一千人民幣左右，而有源探頭的價(jià)格普遍在一萬(wàn)人民幣左右量級(jí)，所以有源探頭一般用在需要高的測(cè)量帶寬的場(chǎng)合。
 

但是有源探頭也不是沒(méi)有缺點(diǎn)，限制有源探頭廣泛應(yīng)用的除了價(jià)格因素外，另外一個(gè)原因在于其有限的動(dòng)態(tài)范圍。

我們知道象這種高帶寬放大器的輸入電壓范圍是不可能很大的，所以它不可能象無(wú)源探頭有那么大的測(cè)量范圍。

一般常用的10：1的無(wú)源探頭的動(dòng)態(tài)范圍普遍在幾百伏，而一般有源探頭的典型動(dòng)態(tài)范圍都在幾伏左右，所以應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)有一些限制。
 

有源探頭里還有一個(gè)分支是差分有源探頭，區(qū)別在于其前端的放大器是差分放大器。

差分放大器的好處是可以直接測(cè)試高速的差分信號(hào)，同時(shí)其共模抑制比高，對(duì)共模噪聲的抑制能力比較好。
 

還有一種有源探頭是電流探頭，電流探頭使的前端有一個(gè)磁環(huán)，使用時(shí)這個(gè)磁環(huán)套在被測(cè)的供電線(xiàn)上。由于電流流過(guò)電線(xiàn)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)就被這個(gè)磁環(huán)收集到，磁通量和電線(xiàn)上流過(guò)的電流成正比。

磁環(huán)內(nèi)部有一個(gè)霍爾傳感器，可以檢測(cè)磁通量，其輸出電壓和磁通量成正比。

因此，電流探頭的輸出電壓就和被測(cè)電線(xiàn)上流過(guò)的電流成正比。

典型電流探頭的轉(zhuǎn)換系數(shù)是0.1V/A或0.01V/A。
 

電流探頭的主要好處是不用斷開(kāi)供電線(xiàn)就可以進(jìn)行電流測(cè)量，同時(shí)由于其基于霍爾效應(yīng)，所以即可以進(jìn)行直流測(cè)量，也可以用于交流測(cè)量。

電流探頭的典型應(yīng)用場(chǎng)合是系統(tǒng)功率測(cè)量、功率因子測(cè)量、開(kāi)關(guān)機(jī)沖擊電流波形測(cè)量等。

電流探頭的主要缺點(diǎn)在于其小電流的測(cè)量能力受限于示波器的底噪聲，所以小電流測(cè)量能力有限；一般小于10mA的電流就很難測(cè)量到了。