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      示波器探頭參數,你了解多少?

      發布時間:2019-03-28 責任編輯:wenwei

      【導讀】探頭是我們觀測波形的第一步,它是連接被測設備與示波器輸入端的電子部件,工程師每天都會使用它捕獲波形,進行測試分析。但是你了解探頭的那些重要參數嗎?
       
      帶寬
       
      在我們選擇探頭時,首先要看的參數就是帶寬,探頭和示波器的帶寬定義是一樣的。如圖1所示,帶寬所指的頻率是正弦波信號衰減到-3dB(即高頻處增益下降到0.707)時的頻率。
       
      示波器探頭參數,你了解多少?
      圖1  -3dB衰減示意圖
       
      那么如果我們如何根據被測信號的頻率來選擇合適帶寬的探頭呢?
       
      以1MHz的方波為例,由于1MHz的方波是由1MHz、3MHz、5MHz、7MHz......等正弦波疊加而成,想要得到較為完整的方波信息,最少需要5次諧波分量,而且如果想要獲得更加準確的信息,就需要能夠測量到更多的諧波分量。所以選擇示波器和探頭帶寬時至少要選擇被測量方波信號的5次諧波頻頻率以上的帶寬。
       
      阻抗匹配
       
      探頭輸入阻抗相當于在被測電路上并聯了一個電阻,對被測信號有分壓和增加負載的作用,選擇不當會影響被測信號的幅度和直流偏置。探頭的輸入阻抗要與所用示波器的輸入阻抗匹配,以減小對被測電路的負載作用。另外還需要注意輸入阻抗會隨著頻率的增加而下降。
       
      例如我們在用探頭 X10 檔測量信號,隨信號頻率增加,容性負載影響越明顯,造成探頭與示波器的阻抗不匹配,影響測量結果。為了消除這種影響,我們需要通過探頭端的可調電容進行補償調節,消除低頻或高頻增益。如圖2所示:
       
      示波器探頭參數,你了解多少?
      圖2 探頭補償調節
       
      探頭衰減比
       
      在使用示波器探頭的時候,都會看到上面有標注衰減系數,典型的衰減系數是1X、10X和100X。衰減系數指的是探頭信號幅值的衰減比例,例如1X的探頭就沒有對信號進行衰減,而10X的探頭就會將信號幅值降到原本的1/10。需要注意的是在使用探頭的時候,需要根據探頭的衰減系數在示波器上設置好對應的比例,才能得到真實的數值,如圖3所示。
       
      示波器探頭參數,你了解多少?
      圖3 探頭比率設置
       
      有的探頭上面有1X/10X或50X/500X這樣的可選檔位,在我們測試的時候檔位的選擇會對測試有什么影響呢?
       
      我們以ZP1500D高壓差分探頭為例,圖4為其參數配置,一般來說不同的檔位對應的帶寬是不同的。ZP1500D的X50檔配合5MHz帶寬,適合測量低頻信號,而X500檔位配合100MHz帶寬,高速信號測量必選。
       
      示波器探頭參數,你了解多少?
      圖4 ZP1500D參數圖
       
      上升時間
       
      上升時間指的是測量信號上升沿(10%~90%)時的最短時間,我們可以把這個參數理解為對上升沿測試的靈敏度,上升時間越短,靈敏度越高,那么對于被測信號的還原度就越高。
       
      在測量脈沖信號上升時間或下降時間時,為了保證合理的精度,探頭和示波器的總上升時間應該比被測脈沖塊3~5倍。對上升時間比被測脈沖快3倍的示波器/探頭組合,預計可以測量5%誤差范圍內的脈沖上升時間。具體我們可以參考圖5被測信號上升時間相對于測量系統的測試誤差關系曲線圖。
       
      示波器探頭參數,你了解多少?
      圖5 被測信號上升時間相對于測量系統的測試誤差關系曲線圖
       
      總結
       
      為了保證獲得更好的精度,使用的探頭需要對于電路的影響降低到最小,所以就需要了解探頭相關參數的概念,這樣我們在選擇探頭的時候就會更加準確。而如果探頭選擇錯誤,就會導致波形失真,從而導致測試數值有偏差。
       
       
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