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如何提高示波器探测能力?
2023/3/14  14:56:09

  探测技术对于高质量的示波器测量至关重要,而示波器探头通常是示波器测量链中的第一环。如果探头的性能不足,就会在示波器上看到失真信号或误导信号。为您的应用选择恰当的探头是进行可靠测量的第一步。如何使用探头也会影响您进行精确测量的能力,以至于影响您获得有用的测量结果。

  如何提高示波器探测能力?

  1.选择无源探头还是有源探头?

  对于中低频(小于 600-MHz)测量来说,无源高阻抗探头是很好的选择。这些探头坚固耐用且价格经济,具有宽动态范围(大于 300 V)和高输入阻抗,从而和示波器的输入阻抗相匹配。不过,和低阻抗(z0)无源探头或有源探头相比,无源探头具有更高的电容负载,而且带宽较低。总之,对于绝大多数模拟或数字电路的通用调式和故障诊断来说,高阻抗无源探头都是一个极好的选择。

  对于在宽频范围上(大于 600 MHz)需要进行精确测量的高频应用来说,最好选用有源探头。有源探头比无源探头价格较高,并且其输入电压有限,但是由于它们的电容负载显著降低,因而能使您更精确地观察快速信号。

  2.使用双探头检查探头负载

  探测电路之前,先将一个探针连接到电路上的一点,然后再将第二个探头连接到同一点。在理想状况下,您应看到信号无任何变化。如果信号产生变化,这个变化是由探头负载引起的。

  在理想状况下,示波器采用无扰线(具有无限的输入电阻、零电容和零电感)连接到被测电路,它能对被测信号进行精确复制。但在现实世界中,探头是测量的一部分,它会向电路加载负载。

  3.使用前的探头补偿

  大多数探头在设计时都和特定示波器型号的输入相匹配。不过,各个示波器之间也是略有差别,甚至在同一示波器的不同输入通道之间也有差别。所以在将探头连接到示波器的输入端之前,一定要确保首先检查探头补偿,因为此探头先前可能已经过调整以便和不同的输入相匹配。

  4.低电流测量技巧

  随着当前电池供电设备和集成电路变得越来越注重环保和高能效,工程师迫切需要高灵敏度的低电平电流测量能力,以确保电流消耗处于可接受的范围之内。需要精确测量功耗的主要应用是无线移动设备和消费类电子产品等使用电池供电的应用。为了尽量延长电池的使用时间,工程师需要最大限度降低产品在整个使用寿命中的功耗。功率定义为 P = V x I。降低设备功耗的主要方法是在电源电压固定不变的情况下,减少设备的平均电流消耗。

  5.使用差分探头进行安全浮置测量

  示波器用户经常需要进行浮置测量。在这种测量中,任何测量点都不能潜在接地。在进行标准示波器测量时,探头连接到信号点,探针接地引线连接到电路接地,此时,示波器实际测量的是测试点和接地之间的信号差。大多数示波器都将其信号接地终端(或 BNC 接口的外壳)连接至防护接地系统。

  6.检查共模抑制

  探测时最易产生误解的问题之一是共模抑制可能会影响测量质量。无论是单端探头还是差分探头,将两个探针均连接到被测件的接地,然后观察屏幕上是否有任何信号显示都是值得的。

  7.检查探头耦合

  在将探头连接至信号时,用手抓住探头电缆并绕圈移动。如果屏幕上的波形发生严重改变,那就说明能量就已耦合到探头屏蔽,产生了这个改变。通过使用探头电缆上的磁芯来降低电缆屏蔽的共模噪声电流可能有助于提高探测精度。探头电缆上的磁芯会生成一系列的阻抗与导体中的电阻并联。增加探头电缆的磁芯对信号几乎没什么影响,因为信号通过中心导体的核心并沿着屏蔽的核心返回,致使没有净信号电流经过核心。

  8.阻尼谐振

  探头性能受到探头连接的高度影响。由于设计中信号速度的提升,您在连接示波器探头时可能会发现更多过冲、振荡和其他扰动。探头会在与器件的连接位置形成一个谐振电路。如果谐振位于示波器探头带宽内,确定测量扰动源于电路或是探头将变得十分困难。如果您必须在探针上添加电线以便在狭窄的环境中进行测量,可在探针上放置一个电阻器以阻尼添加电线的谐振。

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