如何提高示波器探測能力?
2023/3/14  14:56:09

  探測技術(shù)對于高質(zhì)量的示波器測量至關(guān)重要,而示波器探頭通常是示波器測量鏈中的第一環(huán)。如果探頭的性能不足,就會(huì )在示波器上看到失真信號或誤導信號。為您的應用選擇恰當的探頭是進(jìn)行可靠測量的第一步。如何使用探頭也會(huì )影響您進(jìn)行精確測量的能力,以至于影響您獲得有用的測量結果。

  如何提高示波器探測能力?

  1.選擇無(wú)源探頭還是有源探頭?

  對于中低頻(小于 600-MHz)測量來(lái)說(shuō),無(wú)源高阻抗探頭是很好的選擇。這些探頭堅固耐用且價(jià)格經(jīng)濟,具有寬動(dòng)態(tài)范圍(大于 300 V)和高輸入阻抗,從而和示波器的輸入阻抗相匹配。不過(guò),和低阻抗(z0)無(wú)源探頭或有源探頭相比,無(wú)源探頭具有更高的電容負載,而且帶寬較低?傊,對于絕大多數模擬或數字電路的通用調式和故障診斷來(lái)說(shuō),高阻抗無(wú)源探頭都是一個(gè)極好的選擇。

  對于在寬頻范圍上(大于 600 MHz)需要進(jìn)行精確測量的高頻應用來(lái)說(shuō),最好選用有源探頭。有源探頭比無(wú)源探頭價(jià)格較高,并且其輸入電壓有限,但是由于它們的電容負載顯著(zhù)降低,因而能使您更精確地觀(guān)察快速信號。

  2.使用雙探頭檢查探頭負載

  探測電路之前,先將一個(gè)探針連接到電路上的一點(diǎn),然后再將第二個(gè)探頭連接到同一點(diǎn)。在理想狀況下,您應看到信號無(wú)任何變化。如果信號產(chǎn)生變化,這個(gè)變化是由探頭負載引起的。

  在理想狀況下,示波器采用無(wú)擾線(xiàn)(具有無(wú)限的輸入電阻、零電容和零電感)連接到被測電路,它能對被測信號進(jìn)行精確復制。但在現實(shí)世界中,探頭是測量的一部分,它會(huì )向電路加載負載。

  3.使用前的探頭補償

  大多數探頭在設計時(shí)都和特定示波器型號的輸入相匹配。不過(guò),各個(gè)示波器之間也是略有差別,甚至在同一示波器的不同輸入通道之間也有差別。所以在將探頭連接到示波器的輸入端之前,一定要確保首先檢查探頭補償,因為此探頭先前可能已經(jīng)過(guò)調整以便和不同的輸入相匹配。

  4.低電流測量技巧

  隨著(zhù)當前電池供電設備和集成電路變得越來(lái)越注重環(huán)保和高能效,工程師迫切需要高靈敏度的低電平電流測量能力,以確保電流消耗處于可接受的范圍之內。需要精確測量功耗的主要應用是無(wú)線(xiàn)移動(dòng)設備和消費類(lèi)電子產(chǎn)品等使用電池供電的應用。為了盡量延長(cháng)電池的使用時(shí)間,工程師需要最大限度降低產(chǎn)品在整個(gè)使用壽命中的功耗。功率定義為 P = V x I。降低設備功耗的主要方法是在電源電壓固定不變的情況下,減少設備的平均電流消耗。

  5.使用差分探頭進(jìn)行安全浮置測量

  示波器用戶(hù)經(jīng)常需要進(jìn)行浮置測量。在這種測量中,任何測量點(diǎn)都不能潛在接地。在進(jìn)行標準示波器測量時(shí),探頭連接到信號點(diǎn),探針接地引線(xiàn)連接到電路接地,此時(shí),示波器實(shí)際測量的是測試點(diǎn)和接地之間的信號差。大多數示波器都將其信號接地終端(或 BNC 接口的外殼)連接至防護接地系統。

  6.檢查共模抑制

  探測時(shí)最易產(chǎn)生誤解的問(wèn)題之一是共模抑制可能會(huì )影響測量質(zhì)量。無(wú)論是單端探頭還是差分探頭,將兩個(gè)探針均連接到被測件的接地,然后觀(guān)察屏幕上是否有任何信號顯示都是值得的。

  7.檢查探頭耦合

  在將探頭連接至信號時(shí),用手抓住探頭電纜并繞圈移動(dòng)。如果屏幕上的波形發(fā)生嚴重改變,那就說(shuō)明能量就已耦合到探頭屏蔽,產(chǎn)生了這個(gè)改變。通過(guò)使用探頭電纜上的磁芯來(lái)降低電纜屏蔽的共模噪聲電流可能有助于提高探測精度。探頭電纜上的磁芯會(huì )生成一系列的阻抗與導體中的電阻并聯(lián)。增加探頭電纜的磁芯對信號幾乎沒(méi)什么影響,因為信號通過(guò)中心導體的核心并沿著(zhù)屏蔽的核心返回,致使沒(méi)有凈信號電流經(jīng)過(guò)核心。

  8.阻尼諧振

  探頭性能受到探頭連接的高度影響。由于設計中信號速度的提升,您在連接示波器探頭時(shí)可能會(huì )發(fā)現更多過(guò)沖、振蕩和其他擾動(dòng)。探頭會(huì )在與器件的連接位置形成一個(gè)諧振電路。如果諧振位于示波器探頭帶寬內,確定測量擾動(dòng)源于電路或是探頭將變得十分困難。如果您必須在探針上添加電線(xiàn)以便在狹窄的環(huán)境中進(jìn)行測量,可在探針上放置一個(gè)電阻器以阻尼添加電線(xiàn)的諧振。

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