示波器被動式電壓探棒
關鍵字: 被動電壓探棒、衰減比、輸入阻抗、等效電路。
10:1 被動式電壓探棒是示波器的標配附件，相較於主動式電壓探棒，它具有較佳的動態範圍，不需供電即可使用、價格實惠等特點，常見的衰減倍率有 10:1、1:1、10:1/1:1 可切換等，輸入阻抗有匹配於示波器為 1 MΩ 或 50 Ω 的被動式電壓探棒，本文將說明被動式電壓探棒的結構與使用須知。
圖一為 1:1 及 10:1 被動式電壓探棒的等效電路，使用須知如下：
- 如果是 10:1 與 1:1 可切換式的被動式電壓探棒，務必了解兩者的頻寬是不同的，因為 1:1 探棒的電容高達 100 pF，以固緯的 GTP-200B-4 為例，10:1 時的頻寬為 200 MHz，1:1 時頻寬為 10 MHz，最直觀的現象是高頻方波在切到 1:1 時變成正弦波。
- 10:1 的探棒，電阻為 9 MΩ，搭配示波器的輸入阻抗 1MΩ，形成 10:1 的衰減電路，如果 您的示波器的輸入阻抗除了有 1MΩ 還能選擇為 50 Ω，此時若您將輸入阻抗選為 50 Ω 會馬上看到波形不見了，因為
衰減倍率 =, 信號都被衰減了。50 9M + 50
- 10:1 被動式探棒的輸入電容約為 5 pF 至 30 pF 之間，1:1 被動式探棒的輸入電容約為 65 pF 至 105 pF 之間，雖然有較佳的動態範圍，10:1 探棒 (≤600V DC+Peak AC 1:1 探棒 ≤200V DC+Peak AC for 1:1 probe), 卻不適合量測上升時間快速的高頻寬信號。
1:1 被動式電壓探棒等效電路圖
10:1 被動式電壓探棒等效電路圖
圖一：為 1:1 及 10:1 被動式電壓探棒的等效電路
頻譜分析儀的輸入阻抗為 50 Ω，350 MHz 頻寬以上示波器也具備 50 Ω 的輸入阻抗，有一種 特別的被動式電壓探棒可匹配這些以 50 Ω 特徵阻抗的應用，例如：頻譜分析儀的輸入耐壓不 足，示波器需要高頻寬的低價探棒方案，此時可以使用以特徵阻抗 Z0 命名的被動式電壓探 棒，它的輸入電阻為 450 Ω，匹配頻譜分析儀或示波器的 50 Ω 後，形成 衰減倍率 10:1 = 50 450 + 50 的分壓衰減電路，圖二為其等效電路，圖三為實物。需注意的是動態範圍僅為 ≤ 8.5V DC+Peak AC.
圖二：以特徵阻抗 Z0 命名的被動式電壓探棒等效電路
圖三：：固緯的 GTP-1501R 1.5 GHz 10:1 Z0 被動式電壓探棒
結語:
被動式探棒雖然是結構最簡單、應用最廣泛的探棒，如果不了解其中的工作原理與電容的負載效應在實務操作時還是會出現許多量測的議題。
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