热99re99首页精品亚洲五月天_安泰測試給西安電子科技大學(xué)提供方案-（二十三）示波器探測需要避免的七大常見(jiàn)錯誤 - 電子工程網(wǎng)

探頭在交付給您之前已進(jìn)行過(guò)校準，但它們沒(méi)有針對示波器前端進(jìn)行校準。如果它們未在示波器輸入端上進(jìn)行校準，那么就無(wú)法得到測量結果。

如果您的有源探頭沒(méi)有針對示波器進(jìn)行校準，您將看到垂直電壓測量結果和上升沿時(shí)序（以及可能的一些失真）出現差異。大多數示波器具有參考或輔助輸出功能，還配有指南來(lái)引導您完成探頭校準。

圖 1 顯示了通道 1（黃色跡線(xiàn)）上的 SMA 電纜和適配器輸入到示波器的 50 MHz 信號。綠色跡線(xiàn)是通過(guò)通道 2 上的有源探頭輸入到示波器的同一信號。請注意，通道 1 上的發(fā)生器輸出為 1.04 Vpp（伏特峰峰值），通道 2 上探測到的信號為 965 mV （毫伏）。另外，通道 1 與通道 2 的偏移高達 3 ms（毫秒），所以上升時(shí)間根本不能排成一行。

如果我們校準這個(gè)探頭，結果將大為改善。您可以在圖 2 中看到經(jīng)過(guò)適當幅度和偏移校準后的結果。幅度現在改善為 972 mVpp，偏移得到了糾正，兩個(gè)上升時(shí)間保持一致。

可以調節探頭的可變電容，使補償與正在使用的示波器輸入完美匹配。大多數示波器都有可以用于校準或參考的方波輸出。探測這個(gè)連接，檢查波形是否為方形。根據需要調整可變電容，以消除所有下沖或過(guò)沖。

只要將探頭連接到示波器并將它與您的設備接觸，探頭就會(huì )成為電路的一部分。探頭對您的設備施加的電阻、電容和電感負載效應會(huì )影響您在示波器屏幕上看到的信號。這些負載效應可能會(huì )改變被測電路的工作狀態(tài)。了解這些負載效應，有助于您避免為特定的電路或系統選擇錯誤探頭。探頭具有電阻、電容和電感特性，如圖 3 所示。

為了接觸到周?chē)h(huán)境過(guò)于狹小的探測點(diǎn)，可能需要想方設法添加長(cháng)引線(xiàn)或電線(xiàn)。但是，為探頭添加附件或探針會(huì )降低帶寬、增加負載效應，進(jìn)而導致頻率響應不再平坦。

受到太大影響，但在進(jìn)行較寬帶寬的測量時(shí)，特別是在 1 GHz 以上時(shí)，需要謹慎選擇使用的探針和附件。隨著(zhù)探頭帶寬降低，您將失去測量快速上升時(shí)間的能力。圖 4 演示了隨著(zhù)附件長(cháng)度的增加，示波器顯示的上升時(shí)間是如何變慢的。為了進(jìn)行最準確的測量，最好使用盡量短的探針。

另外，最好要使用較短的接地引線(xiàn)，因為它們越長(cháng)，引入的電感就越多。保持接地線(xiàn)盡量短并盡量靠近系統接地點(diǎn)，以便確�？芍貜秃蜏蚀_的測量。

技巧：如果必須在探針上添加導線(xiàn)才能接觸到難以到達的探測點(diǎn)，那么最好為探針添加一個(gè)電阻,以減弱所添加的導線(xiàn)引起的諧振。添加長(cháng)引線(xiàn)時(shí)，您可能無(wú)法解決帶寬限制問(wèn)題，但可以將頻率響應變平坦。為了確定將要使用的電阻大小，可以探測一個(gè)已知方波，例如示波器上提供的參考方波。如果電阻設置正確，您將會(huì )看到一個(gè)干凈的方波（除了其帶寬可能受限之外）。如果信號發(fā)生振鈴，請增加電阻的大小。單端探頭只需要在探針處增加一個(gè)電阻。如果您使用的是差分探頭，請為每根引線(xiàn)添加一個(gè)電阻。

許多人認為只有在探測差分信號時(shí)才使用差分探頭。您是否知道，在探測單端信號時(shí)，也可以使用差分探頭？這將為您節省大量時(shí)間和金錢(qián)，并提高測量的準確性。最大限度地利用差分探頭，獲得盡量最好的信號保真度。

差分探頭可以進(jìn)行與單端探頭相同的測量，并且由于差分探頭在兩個(gè)輸入端上有共模抑制，所以差分測量結果的噪聲大為減少。這使您可以看到被測設備信號的更好表示，而不會(huì )被探測所增加的隨機噪聲誤導。

請看圖6中的藍色單端測量信號和圖 7 中的紅色差分測量信號。藍色的單端測量結果與紅色的差分測量結果相比，噪聲要多得多，因為單端探頭缺少共模校正功能。

大電流和小電流測量需要捕獲的細節并不相同。您需要知道為應用選擇哪種電流探頭更合適，以及使用錯誤的探頭可能會(huì )遇到哪些麻煩。

如果使用鉗形探頭測量大電流（10A - 3000A），那么您的設備必須足夠小，使鉗形探頭能夠夾住它。如果設備太大使得鉗形探頭無(wú)法夾住，那么工程師可能會(huì )想辦法在探頭鉗夾上添加額外的導線(xiàn)，但這會(huì )改變被測設備的特性。更好的辦法是使用合適的工具。

最好的解決方案是使用具有柔性回路探頭前端的大電流探頭。您可以將該柔性回路纏繞到任何設備上。這種探頭叫做 Rogowski 線(xiàn)圈。它可以讓您在不添加未知特性元器件的情況下探測設備，使測量結果保持高度的信號完整性。它們還使您能夠測量從 mA 級到數百 kA 的大電流。請注意，它們只測量交流電流，所以直流分量將被隔離。它們的靈敏度也低于某些電流探頭。這對于大電流測量來(lái)說(shuō)通常不是問(wèn)題。但是在測量小電流時(shí)，靈敏度和查看直流分量的能力就變得很重要。請記住，對一種測量有效的方式并不一定適用于另一種測量。

如果測量電池供電設備的電流，則動(dòng)態(tài)范圍會(huì )有很大差異。如果電池供電設備處于空閑狀態(tài)或僅處理少量后臺任務(wù)，其電流峰值會(huì )很小。當設備切換到更為活躍的狀態(tài)時(shí)，電流峰值會(huì )大幅提高。使用垂直標度較大的示波器設置，您可以測量大信號，但小電流信號將被測量噪聲掩蓋。另一方面，如果您使用較小的垂直標度設置，那么大信號會(huì )削波，您的測量結果也將失真并失效。

選擇的電流探頭應該不僅能夠測量從 μA 到 A 的寬量程，還可以使用多個(gè)放大器同時(shí)查看大小電流偏差。探頭中的兩個(gè)可變增益放大器允許您設置放大視圖以查看小電流波動(dòng)，還可以縮小視圖以同時(shí)查看大電流尖峰（參見(jiàn)圖 9）。

直流電源上的紋波和噪聲是由較大直流信號上的小交流信號形成的。當直流偏置較大時(shí)，您可能需要在示波器上使用較大的每格電壓設置才能在屏幕上顯示信號。與小交流信號相比，這樣做會(huì )降低測量的靈敏度并增加噪聲。這意味著(zhù)您無(wú)法獲得信號交流部分的準確表示。

如果使用隔直流電容器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，那么將不可避免地阻隔部分低頻交流內容，使您無(wú)法觀(guān)察到信號在經(jīng)過(guò)設備上的元器件時(shí)發(fā)生的變化。

使用具有較大偏置功能的電源探頭，可以將波形置于屏幕中間，而無(wú)需移除直流偏置。這樣可以讓整個(gè)波形都顯示在屏幕上，同時(shí)保持垂直標度較小且處于放大狀態(tài)。通過(guò)這些設置，您可以查看瞬態(tài)、紋波和噪聲的細節。

在進(jìn)行重要測量時(shí)，務(wù)必選擇具有足夠帶寬的探頭。帶寬不足會(huì )使信號失真，使您很難做出明智的工程測試或設計決定。普遍接受的帶寬計算公式為：評測從 10％到 90％的上升沿時(shí)，帶寬乘以上升時(shí)間等于 0.35。

值得注意的是，您的整個(gè)系統帶寬也是需要考慮的重要因素。探頭和示波器的帶寬都要考慮，從而確定系統帶寬。計算系統帶寬的公式如下所示。

例如，假設您的示波器和探頭帶寬均為 500 MHz。使用上面的公式可知，系統帶寬將為 353 MHz。您可以看到，與探頭和示波器的兩個(gè)單獨帶寬相比，系統帶寬大大降低。

探頭和示波器的噪聲可能會(huì )導致被測設備的噪聲顯得更大。為您的應用選擇具有合適衰減比的探頭，將會(huì )減小探頭和示波器所添加的噪聲。因此，您就能夠獲得更準確的信號，更清晰地查看被測設備的情況。

[有一種方法可以簡(jiǎn)單地估算探頭噪聲大小，這就是從探頭的技術(shù)資料或手冊中檢索該探頭的衰減比和探頭噪聲電平。]

許多探頭制造商將探頭噪聲描述為等效輸入噪聲（EIN），并以 Vrms 為單位表示。較高的衰減比使您可以測量較大的信號，但缺點(diǎn)是示波器將檢測到這些比率并同時(shí)放大信號及其噪聲。為了了解這一效應的實(shí)際結果，圖 10 中的綠色跡線(xiàn)顯示了使用 10:1 探頭放大后的噪聲。