圖3.14為一種典型的自制21：1探頭。這種探頭一要普通50歐同軸電纜制成。焊接到被測(cè)信號(hào)點(diǎn)及其本地電路接地點(diǎn)。探頭在示波器的50歐輸入插座處端接。同軸電纜的感應(yīng)端被其遠(yuǎn)端的示波器端接，可以看成純電阻性的。因此，該電纜的總輸入阻抗為1050歐。10千歐的饋送電阻和同軸電纜的50歐阻抗形成了一個(gè)電阻性的分壓順，分壓比為：

如果需要，可以把垂直方向的刻度進(jìn)行一些微小的調(diào)整，使之變成1.00V/刻度。

21：1探頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于以下三個(gè)方面：

直流輸入阻抗為1050歐（相反，如果只用同軸電纜，則為50歐）
1/4W，1K電阻的等效并聯(lián)電容為1/2PF，這一點(diǎn)是非常有利的
探頭的上升時(shí)間很快

這個(gè)自制示波器探頭上升時(shí)間的估算由以下三個(gè)因素決定：BNC連接器的上升時(shí)間，同軸電纜上升時(shí)間，以及感應(yīng)回路的上升時(shí)間。

假定示波器具有50歐的BNC輸入插座，這個(gè)BNC連接器向50歐電纜中引入了一個(gè)串聯(lián)感抗，引入點(diǎn)位于屏蔽層從中間向外剝開與BNC接頭相連的地方，表3.2列出了幾種類型的同軸電纜連接器的串聯(lián)電感及其10~90%上升時(shí)間常數(shù)。如果示波器沒有50歐的內(nèi)部端接器，可以用一個(gè)外接的端接頭同軸電纜。這種方法會(huì)對(duì)測(cè)量裝置產(chǎn)生顯著的寄生干擾，尤其是當(dāng)使用BNC T型頭帶一個(gè)獨(dú)立的端接器插頭的時(shí)候。所以這個(gè)裝置應(yīng)采用一個(gè)高質(zhì)量的線內(nèi)端接器。

表3.3為不同長度的類型的同軸電纜的10~90%上升時(shí)間。電纜的上升時(shí)間與距離的平方成正比。每一種電纜的結(jié)果之間都有一個(gè)固定的比例常數(shù)。

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首先，通過找出衰減等于3.3DB的頻率點(diǎn)可以得到上升時(shí)間的估算值。對(duì)于同軸電纜，這個(gè)頻率值就是其轉(zhuǎn)折頻率?？梢酝ㄟ^普通的方法由轉(zhuǎn)折頻率來得到上升時(shí)間：T=0.5/F轉(zhuǎn)折。僅當(dāng)電纜長度轉(zhuǎn)短時(shí)這個(gè)公式才適用。

注意，高速條件下的衰減同頻率的平方根成正比。這一事有助于我們?cè)谏a(chǎn)廠商的電纜產(chǎn)品目錄中列出的衰減指標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，衰減直接與長度成正比。

該21：1探頭的傳感回路起始于信號(hào)源，包括1K傳感電阻。傳感電阻接到同軸電纜，同軸電纜再與印刷電路板相連接，通過地線通路返回到信號(hào)源。應(yīng)該使這個(gè)地線通路盡量貼近，以得到比較好的效果。

傳感回路的電感是其直徑的函數(shù)，表3.4列出了幾個(gè)回路電廠和其10~90%上升時(shí)間的對(duì)應(yīng)值。該表假定傳感回路的大部分是由AWG24的電纜構(gòu)成的。

由于這種自制的探頭中加入了1K的輸入電阻，與采用50歐的同軸電纜或10PF輸入電容的探頭相比，由傳感環(huán)路電感引起的上升時(shí)間劣化，即L/R，非常小。這種自制探頭具有極好的上升時(shí)間。如果加入更大的電阻，其上升時(shí)間甚至?xí)谩?/font>

限制這種衰減探頭使用的一個(gè)因素是衰減電阻元件的端到端并聯(lián)電容。一個(gè)1/4W的電阻元件通常的端到端電容為1/2PF。在頻率很高的時(shí)候，這個(gè)并聯(lián)電容向同軸電纜饋送了不必要的能量，使得被測(cè)電路負(fù)載增大。

使用體積小一點(diǎn)的電阻會(huì)使并聯(lián)電容問題得到一些改善。這里需要注意的是1/8W，1K電阻元件的功率限制，這時(shí)的電源電壓最高不能超過正負(fù)11V。

對(duì)付并聯(lián)電容的另外一種方法是在同軸電纜的傳感端特意并聯(lián)一個(gè)電容。這個(gè)修正電容與傳感電阻的并聯(lián)電容一起組成一個(gè)匹配的21：1分壓網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)在級(jí)高的頻率范圍上具有平坦的頻率響應(yīng)曲線。商用示波器探頭采用的就是這種技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)室條件下，很難制作出非常精確的電容分壓裝置。

衰減探頭具有較低的Q值，使用高質(zhì)量的21：1探頭，會(huì)很少看到過沖和振鈴現(xiàn)象。

TEKTRONIX生產(chǎn)了一種一自探頭類似的低阻抗，無源衰減探頭。產(chǎn)品系列包括P6156、P6150和P6231。P6156可能用于任何具有BNC輸入和50歐內(nèi)部端接電阻的垂直放大器。

例：自制探頭的10~90%上升時(shí)間

用6FT長的RG-174和一個(gè)BNC的連接器制作的示波器探頭，其傳感回路的直徑為0.5IN。