分享

更多

   

示波器探头知识总结(一)

2011-11-01  judyfanch...
示波器被誉为“电子工程师的眼睛”,作为示波器不可缺少的组成部分,示波器探头的参数直接影响到测试结果的准确性及正确性,因此,能否正确选取合适的示波器探头直接关系到测试工作的成败,作为一名电子工程师,我们必须知道各种示波器探头的特点、原理及适用场合。'tk"~5A sOx0

示波器探头的种类有很多,大体上可以分为电压、电流、逻辑等几大类,如下图所示:

7UpM7C|q qX!U,}0

8N*t |Fu k*[E+i6Cs0

?电压探头

U0gF;Md/Qn#G0

理想中的电压探头没有负载效应,不会对测量造成任何影响,同时对信号没有任何失真。理想探头具备如下特征:中国通信人博客5^I{ IK

1).输入电阻无限大;

^b2B I+O2q0

2).输入电容为0中国通信人博客PpL*Q5r'nWw)H

3).带宽无限大;

;e0v(Yp(p!xPT0

4).动态范围无线大;

~)l|p8q'X-I0

5).1:1衰减;

8y`M2@V)qyNeG0

6).无延迟;中国通信人博客9@8wt!_:``6c

7).无相位偏移;

,@uNi ?YxBLIY0

8).机械结构适合测量应用。

#z;UpG0qE0

2nN}[#pPh,t*nz|0

在实际中,这种理想探头是不存在的。为了说明探头对测量的影响,我们可以把探头模型简单等效为一个RLC电路,把这个模型与被测电路放在一起,如下图所示:中国通信人博客*]9Cv6B J7y u&g(g

VV5C%_@^+f/u8N0

如上图所示,Rprobe是探头的输入电阻,为了尽可能减少探头对被测电路的影响,要求探头本身的输入电阻Rprobe越大越好,但是Rprobe是不可能做到无穷大的,所以就会和被测电路产生分压,使得实测电压比实际电压小。为了避免探头电阻负载造成的影响,一般要求Rprobe要大于RsourceRload10倍以上。大部分探头的输入阻抗在几十K欧姆到几十兆欧姆之间。中国通信人博客 \9s? X ^E

Cprobe是探头本身的输入电容。这个电容不是刻意做进去的,而是探头的寄生电容。这个寄生电容也是影响探头带宽的最重要因素,因为这个电容会衰减高频成分,把信号的上升沿变缓。通常高带宽的探头寄生电容都比较小。理想情况下Cprobe 应该为0,但是实际做不到。一般无源探头的输入电容在10pf 至几百pf 间,带宽高些的有源探头输入电容一般在0.2pf 至几pf 间。

~!_6Y/J!o^7K'W@C0

Lprobe是探头导线的寄生电感,通常 1mm 探头的地线会有大约 1nH 的电感,信号和地线越长,电感值越大。探头的寄生电感和寄生电容组成了谐振回路,当电感值太大时,在输入信号的激励下就有可能产生高频谐振,造成信号的失真。所以高频测试时需要严格控制信号和地线的长度,否则很容易产生振铃。中国通信人博客;Ol9?0~#{ybF

在使用示波器时,需要对示波器测量通道的耦合方式和输入阻抗进行设置,耦合方式有ACDC两种,输入阻抗有1MΩ50Ω两种。示波器的探头种类很多,但是示波器的的匹配永远只有1M 欧姆或50欧姆两种选择,不同种类的探头需要不同的电阻与之匹配。示波器输入接口的电路示意图如下图所示:中国通信人博客 {*^1W| r2Y

X$V]XiM0

测量普通信号时一般用DC耦合方式,测试电源的纹波/噪声时需要使用AC耦合方式,示波器接有源探头时,输入阻抗会自动切换到50Ω档位,接无源探头时需要手动切换到1MΩ档位。中国通信人博客I+gW(a#kDhAF

从电压测量的角度来说,为了减小对被测电路的影响,示波器应采用1MΩ的高输入阻抗,但是由于高阻抗电路的带宽很容易受到寄生电容的影响。所以 1MΩ的输入阻抗广泛应用于 500M 带宽以下的测量。对于更高频率的测量,通常采用50Ω的传输线,所以示波器50欧姆匹配主要用于高频测量。

6x*VRqH K5C0

为了更好的说明示波器输入阻抗及寄生电容对测量通道带宽的影响,我们将电路图从时域转换到频域,如下图所示:中国通信人博客$} @"f,x:j2Y0H6py;K6m4L

中国通信人博客6kp F%N&rh5u1M D-o L

如上图所示,示波器输入通道寄生电容的等效阻抗为1/(2πfc),在低频情况下,1/(2πfc)的值非常大,无电流通过C,示波器的输入阻抗等于R的值,但是,随着信号频率的提高,寄生电容的等效阻抗1/(2πfc)越来越小,所以,在高频信号下,寄生电容对示波器的输入阻抗影响非常大,此时示波器的输入阻抗为R//[1/(2πfc)]。为了降低寄生电容在高频信号下对示波器的输入阻抗的影响,所以在测试高频信号时,示波器的输入阻抗都设置为50Ω

 

转自:http://blog.c114.net/html/15/562315-77960.html

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。如发现有害或侵权内容,请点击这里 或 拨打24小时举报电话:4000070609 与我们联系。

    猜你喜欢

    0条评论

    发表

    类似文章 更多
    喜欢该文的人也喜欢 更多