高压差分探头拆解分析：以Keysight N2790A为例

　　引言

　　高压差分探头是电子测试测量领域的重要工具，用于安全地测量两个高压点之间的差分信号。本文将深入拆解Keysight N2790A高压差分探头(100MHz带宽，1400V差分/±42V共模)，揭示其内部构造和工作原理。

　　型号规格

　　Keysight N2790A主要参数：

　　带宽：100MHz

　　上升时间：<3.5ns

　　差分电压范围：±1400V

　　共模电压范围：±42V

　　衰减比：50:1

　　输入阻抗：4MΩ||<3pF(差分)

　　过压保护：1500V CAT II

　　拆解准备

　　所需工具：

　　T6/T8 Torx螺丝刀

　　塑料撬棒

　　防静电手环

　　数字万用表

　　放大镜或显微镜

　　安全注意事项：

　　1.确保探头已断电至少30分钟

　　2.佩戴防静电设备

　　3.在防静电工作台上操作

　　4.记录拆解步骤以便复原

　　外部结构分析

　　外壳设计

　　N2790A采用双层外壳设计：

　　外层：高强度ABS塑料，符合UL94 V-0阻燃标准

　　内层：金属屏蔽层，提供EMI防护

　　探头前端采用橙色高压警示色，符合IEC 61010安全标准。连接器为标准的BNC接口，但带有特殊的锁定机制防止意外脱落。

　　分步拆解过程

　　第一步：移除后盖

　　1.使用T6 Torx螺丝刀卸下后盖的4颗螺丝

　　2.小心分离后盖，露出内部PCB和电池仓

　　3.注意后盖内部的导电泡沫垫，用于接地和屏蔽

　　第二步：分离外壳

　　1.找到外壳接缝处的6个隐藏卡扣

　　2.使用塑料撬棒依次释放卡扣

　　3.将外壳分为上下两部分

　　第三步：内部结构分析

　　拆开后可见三个主要模块：

　　1.前端衰减网络

　　2.信号调理PCB

　　3.电源管理模块

　　关键组件详解

　　1. 高压衰减网络

　　分压电阻：采用Vishay高压薄膜电阻网络，精度0.1%，温度系数<25ppm/°C

　　保护电路：TVS二极管阵列(Littelfuse 1.5KE系列)提供瞬态保护

　　补偿电容：Johanson 500系列NPO陶瓷电容，用于频率补偿

　　2. 信号调理PCB

　　差分放大器：TI THS4503全差分放大器

　　带宽限制电路：采用Murata多层陶瓷电感和精密电阻组成的LC网络

　　校准电位器：Bourns 3296系列多圈精密电位器

　　3. 电源系统

　　电池：可更换的CR2032锂电池

　　DC-DC转换器：TI TPS61040升压转换器

　　电压基准：ADI ADR441B超低噪声基准源

　　特殊设计亮点

　　1.隔离设计：

　　采用多层PCB隔离技术

　　高压部分与低压部分保持>2mm的爬电距离

　　关键信号走线采用保形涂层保护

　　2.温度补偿：

　　在关键元件旁放置NTC热敏电阻

　　通过软件算法进行实时温度补偿

　　3.EMI防护：

　　全金属屏蔽罩

　　所有接口配备铁氧体磁珠

　　关键信号线采用差分走线

　　组装复原注意事项

　　1.确保所有屏蔽层正确接地

　　2.重新涂抹导热硅脂(如适用)

　　3.校准螺丝保持原始位置

　　4.进行基本功能测试：

　　直流偏置

　　方波响应

　　过压保护测试

　　维护建议

　　1.定期校准：建议每年进行一次完整校准

　　2.清洁保养：使用异丙醇清洁探头尖端

　　3.存储条件：温度10-30°C，湿度<80%

　　4.寿命预测：关键元件(如衰减电阻)寿命约5-7年

　　结论

　　Keysight N2790A高压差分探头展现了精密的工程设计和严格的安全标准。其模块化设计、多重保护机制和温度补偿技术使其成为工业应用的可靠选择。通过拆解分析，我们可以更好地理解高压探头的设计哲学和维护要点。

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