低电容探头最大限度地降低对电路操作的影响

表1. 传统无源探头的优势和劣势。

TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 重新界定了无源探头产品类别的性能，提供了这类产品以前没有实现的技术指标。这些探头设计用于泰克5 系列MSO 和MDO3000、MDO4000 和MSO/DPO5000 系列示波器。这种性能水平是通过结合使用示波器和探头内部的电路来实现的。通过改善带宽、输入电容和自动补偿探头，传统无源探头的劣势被转化成优势，如表2 所示。

表2. 泰克TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 的优势。

图1. 泰克、力科和安捷伦标配无源电压探头的上升时间。

由于标配无源探头主要用来观察信号，大多数用户会把一条长探头地线连接到接地上。通过使用长地线，可以更简便地在电路板周围，把探头移动到各个测试点，而不必连接和重连接地。短接地弹簧提供了最佳性能，但接地可能不会一直位于弹簧的到达范围内。长地线长6 英寸( 含) 以上，可以更简便地获得接地连接，但长地线增加了电感，降低了性能。随着地线长度提高，测量中增加的电感也会提高。电感和电容与频率有关，在探头电感和电容提高时，探头性能会下降。例如，连接6 英寸地线的探头实现的性能和精度都要高于连接12 英寸地线的相同探头。

可以采用多种方案，解决地线导致的性能问题，如使用更短的地线，或找到输入电容较低的探头。TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 在探头尖端提供了<4 pF 的输入电容，而其它标配无源探头产品提供的输入电容≥ 9.5 pF。在这些泰克无源探头中，用户可以连接更长的地线，而不会因探头输入电容较高而导致信号劣化。图2 说明了泰克、力科和安捷伦标配无源探头在连接长探头地线时的阶跃响应。

图2. 连接长地线的标配无源电压探头的上升时间。

增加长探头地线对性能的影响非常大。探头的上升时间下降，输入信号出现振铃、过冲提高、幅度精度下降。TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 使得用户在观察信号时可以方便地使用更长的探头接地，而不会出现明显损耗，如性能和精度下降。

无源探头在探头尖端的输入电容和输入电阻指标非常重要，因为它影响着被测电路。在外部设备( 如探头)连接到测试点上时，它会表现为信号源从电路吸收的电流上产生额外的负载。这种负载或吸收的信号电流会改变测试点后面的电路操作，改变测试点上看到的信号。理想的探头应该有无穷大的阻抗，但这是不可能的，因为探头必须吸收一定少量的信号电流，以在示波器输入上积累信号电压。探头将一直感应部分信号源负载，挑战在于使其保持在尽可能低的水平。

问题最大的负载是由探头尖端的电容引起的。对低频，这种电容拥有非常高的电抗，对被测电路影响很小或没有影响。在频率提高时，电容电抗会下降，频率越高，电容负载越高。通过降低带宽，提高上升时间，电容负载会影响测量系统的带宽和上升时间特点。TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 提供的输入电容明显要低于现有的高阻抗通用无源探头。这些探头在探头尖端的输入电容<4 pF，明显低于非泰克探头中提供的≥ 9.5 pF 的输入电容。图3 是泰克TPP1000 与力科和安捷伦标配无源探头的探头负载对比结果。

图3. 探头负载对标配无源电压探头的影响。

由于探头和示波器输入特点变化，通用无源探头要求低频补偿。用户可能并不知道要求低频补偿，可能会忘了这一规程，或者可能会放弃低频补偿，以节约时间。如图4 所示，必须使用调节工具补偿探头输出，直到响应平坦化，如下面的“正确补偿”实例所示。

除了在所有无源探头上必需进行低频补偿及进行常见用户调节外，一般还要求由制造商的服务部门执行高频补偿。用户一般不能接触高频补偿调节点，可能要求用户损坏补偿盒外面的标签才能接触到这些点。这种补偿还可能要求专用设备，如校准发生器和专用探头适配器，才能进行必要的调节。高频补偿校正了直到前沿的畸变以及长期平坦度，如图5 所示。

图5. 高频探头补偿。

在连接到兼容的泰克示波器时，TPP1000、TPP0500B和TPP0250 能够自动进行低频和高频补偿。不管是低频补偿还是高频补偿，TPP1000、TPP0500B 和TPP0250 所需的时间都要低于手动调节标配无源探头进行低频补偿所需的时间。在TPP1000、TPP0500B和TPP0250 中，当探头第一次连接到一条通道上时，通过把探头尖端和接地保持在示波器的PROBECOMP 引脚上，然后选择“Compensate Probe for”，可以简便地补偿探头。图6是选择实例。这一规程所需的时间不到5 秒，在拆下和重连探头时，补偿结果存储在示波器中。示波器能够为每条通道存储多只探头的补偿结果。

图6. 自动低频和高频探头补偿。