测SPI信号用无源探头还是有源探头?

　　一、SPI信号简介

　　SPI(Serial Peripheral Interface)是一种高速、全双工、同步的通信总线，广泛应用于各种集成电路芯片之间的通信，如微控制器与传感器、存储器等设备的连接。SPI信号通常包含时钟信号(SCLK)、主机输出/从机输入信号(MOSI)、主机输入/从机输出信号(MISO)以及片选信号(CS)等。SPI信号具有较高的频率，并且信号幅度相对较小，在测量时需要精确的测量设备以确保准确获取信号的特性。

　　二、无源探头的特点及对SPI信号测量的适用性

　　1.特点

　　结构简单：无源探头主要由探头尖端、补偿网络和连接电缆组成，没有内部的有源放大元件。

　　成本较低：相对于有源探头，无源探头的制作成本较低，价格较为亲民。

　　带宽有限：一般无源探头的带宽相对较窄，常见的无源探头带宽在几百兆赫兹以下。例如，典型的10:1无源探头带宽可能在200 - 300MHz左右。

　　高输入阻抗：无源探头具有较高的输入阻抗，通常在数兆欧姆到数十兆欧姆之间，可以减少对被测电路的负载影响。

　　2.对SPI信号测量的适用性

　　低频SPI信号：对于SPI信号频率较低(例如在几十兆赫兹以下)的情况，无源探头可以满足基本的测量需求。由于SPI信号的电压幅度一般在几伏以内，无源探头能够准确地测量其电压电平。

　　负载影响：在被测电路的输出阻抗较低时，无源探头的高输入阻抗不会对SPI信号造成明显的负载效应，能够较为准确地反映信号的原始状态。例如，当测量一个SPI接口连接到输出驱动能力较强的芯片时，无源探头可以正常工作。

　　简单测量场景：如果只是进行SPI信号的基本的存在性检查、简单的电压电平测量或者定性的波形观察，无源探头是一种可行的选择。

　　三、有源探头的特点及对SPI信号测量的适用性

　　1.特点

　　内部放大：有源探头内部包含有源放大电路，可以对输入信号进行放大。这使得有源探头能够处理微弱信号，并且具有较高的灵敏度。

　　高带宽：有源探头的带宽通常较高，可以达到数吉赫兹甚至更高。这对于测量高速SPI信号非常有利，能够准确捕捉信号的高频成分。

　　低噪声：由于有源探头的放大电路经过精心设计，其自身产生的噪声相对较低，能够提供更纯净的信号测量结果。

　　输入电容低：有源探头的输入电容通常比无源探头低很多，这对于测量高速信号时减少信号的衰减和失真非常重要。

　　2.对SPI信号测量的适用性

　　高频SPI信号：当SPI信号的频率较高(例如几百兆赫兹以上)时，有源探头的高带宽特性能够确保准确地捕捉信号的上升沿、下降沿等快速变化的部分。例如，在一些高速SPI - Flash存储芯片的通信中，时钟频率可能达到几百兆赫兹，有源探头可以清晰地显示信号波形，准确测量信号的时序参数。

　　微弱信号测量：如果SPI信号的幅度非常小(例如在几十毫伏到几百毫伏之间)，有源探头的放大功能可以将信号放大到示波器能够准确测量的范围，避免信号被示波器的噪声淹没。

　　精确的时序测量：由于有源探头能够更好地保持信号的完整性，在测量SPI信号的时序关系(如时钟信号与数据信号之间的相位关系等)时，可以提供更精确的测量结果。

　　四、结论

　　在选择测量SPI信号的探头时，需要综合考虑SPI信号的频率、幅度以及测量的精度要求等因素。如果SPI信号频率较低、幅度较大且测量要求相对简单，无源探头可以满足需求并且具有成本优势;如果SPI信号频率较高、幅度微弱或者需要进行精确的时序测量等情况，则有源探头更为合适。在实际的工程应用中，应根据具体的SPI信号测量场景来选择合适的探头类型，以确保能够准确、可靠地获取SPI信号的相关特性。

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