誤區(qū)一:認(rèn)為100 MHz 的“信號(hào)”,使用 100 MHz 的示波器探頭就能滿足測(cè)試需求
解釋:
示波器探頭帶寬與配合它們使用的示波器帶寬采用相同的方法進(jìn)行規(guī)定,即產(chǎn)品響應(yīng)的 -3dB 點(diǎn)。
舉例:如果使用 100 MHz 帶寬的探頭測(cè)量 100 MHz, 1Vpp 正弦波信號(hào),那么探頭輸出將顯示正弦波 0.7 Vpp 的幅度。因此,100 MHz 的探頭并不適合測(cè)量 100 MHz 的信號(hào)。常規(guī)的經(jīng)驗(yàn)是,使用具有 3 倍至 5 倍時(shí)鐘頻率的探頭來(lái)進(jìn)行測(cè)量。這樣就具備了捕獲時(shí)鐘或數(shù)字信號(hào)基頻的第三或第五諧波的能力,使得示波器屏幕上的信號(hào)能更準(zhǔn)確地表示具有方形邊緣的真實(shí)信號(hào)。另一個(gè)有用的規(guī)則是 BW*Tr=0.35。使用這個(gè)規(guī)則可以確定測(cè)量給定的上升時(shí)間所需的帶寬, 也可以用于確定具有特定帶寬的探頭所能測(cè)量的最快邊緣(類似脈沖信號(hào)上升時(shí)間)。
誤區(qū)二:認(rèn)為只有高帶寬測(cè)量才需要有源探頭。
解釋:
有源探頭的低負(fù)載是它們最常被忽視的優(yōu)勢(shì)。每當(dāng)探頭與目標(biāo)發(fā)生接觸時(shí),探頭變成它所測(cè)量的電路的一部分。探頭與電路之間的這種緊密接觸效應(yīng)稱為探頭負(fù)載。
負(fù)載越大,對(duì)被測(cè)信號(hào)帶來(lái)的探頭干擾就越多。探頭制造商對(duì)探頭的輸入電阻和電容做出了規(guī)定。典型的 500 MHz 無(wú)源探頭為并聯(lián) 10 M?,電容 9.5 pf;而典型的 1 GHz 有源探頭為并聯(lián) 1 M?,電容 1 pf。
在直流中,對(duì)于被測(cè)電路而言,無(wú)源探頭看起來(lái)像是一個(gè) 10 M? 的對(duì)地阻抗,而有源探頭將為 1 M?。兩者都是非常大的阻抗,這意味著在低頻率信號(hào)上沒(méi)有明顯的影響。在較高頻率下,探頭電容將會(huì)對(duì)被測(cè)電路產(chǎn)生不利影響。例如, 在 75 MHz 的頻率下,無(wú)源探頭電容將呈現(xiàn) 150 ? 的對(duì)地阻抗,而有源探頭電容將呈現(xiàn)2.5 K? 的對(duì)地阻抗。有源探頭的較小電容將導(dǎo)致 10 kHz 以上交流信號(hào)含量的負(fù)載較無(wú)源探頭少。
誤區(qū)三:認(rèn)為 所有示波器探頭的衰減比均為 10:1。,而且在實(shí)際使用時(shí)沒(méi)有在示波器中調(diào)節(jié)衰減比
解釋:
探頭會(huì)使被測(cè)信號(hào)衰減,這樣呈現(xiàn)給示波器的信號(hào)就不會(huì)超過(guò)示波器的輸入范圍。較大衰減比如 10:1、50:1、100:1 等,用于測(cè)量較高的電壓,而小衰減比如 2:1 和 1:1,適用于較低的電壓。測(cè)量系統(tǒng)的噪聲(示波器噪聲加探頭噪聲)會(huì)使得探頭衰減比成正比增加。在選擇探頭時(shí),這是一個(gè)重要的考慮因素。10:1 的無(wú)源探頭和 1:1 的無(wú)源探頭都可以用于測(cè)量 1Vpp 的典型信號(hào),但 1:1 的無(wú)源探頭會(huì)帶來(lái)更有利的信噪比。尤其是在測(cè)試一些像電源 紋波這些測(cè)試中時(shí)。
誤區(qū)四:認(rèn)為只需線連接好了就可開始測(cè)量
解釋:
當(dāng)大家看到示波器探頭所含的眾多連接附件時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生這一誤解,認(rèn)為只要簡(jiǎn)單地將它們與探頭相連就可以達(dá)成測(cè)量目標(biāo)。這些附件是為了使大家能夠簡(jiǎn)單、快速地進(jìn)行定性測(cè)量,檢查電源是否通電或者時(shí)鐘是否切換。定量測(cè)量包括上升時(shí)間、周期、過(guò)沖等等,在進(jìn)行定量測(cè)量時(shí),最好要去掉附件,采用盡可能短的連接。較長(zhǎng)的附件會(huì)在探頭的信號(hào)路徑添加電感,大大降低它的帶寬,同時(shí)增加被測(cè)電路的探頭負(fù)載。
誤區(qū)五:認(rèn)為接地線就是單純接地
解釋:
對(duì)示波器探頭而言,這可能并不確切。探頭的接地方式會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。探頭的接地引線具有電感屬性,它的阻抗隨著頻率的增加而增加。探頭接地引線越長(zhǎng), 其電感越大,頻率也越低,在低頻率下阻抗會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。沿著探頭的屏蔽向下返回的電流會(huì)遇到此阻抗。這會(huì)使得探頭帶寬降低,造成可觀察到的信號(hào)振鈴。此外,接地引線越長(zhǎng),引線造成的環(huán)路越大,它也變成拾取雜散噪聲的更大天線。最好是始終采用盡可能短的接地連接。
總結(jié)
要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量,不光要選擇一臺(tái)合適的示波器,探頭的選擇和科學(xué)使用也是我們必須要認(rèn)真關(guān)注的地方,希望通過(guò)今天的分享能夠給大家?guī)?lái)一些幫助,大家有任何問(wèn)題在評(píng)論區(qū)進(jìn)行交流。
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