|
来源http://education./education_document7.html 摘 要： 本文主要以RIGOL数字示波 器为基础讲述了探头的原理和测量时 探头的调节，由此引出在测量过程中 需要注意的事项。 关键词： 补偿不足、补偿过渡、无 源探头 一、引言 探头从本质上讲是一个测试点或 信号源和一台示波器之间做的物理及 电缆的连接。探头对于示波器测量是 非常重要的。把一个探头连接到一个 电路会影响电路的运行，因此，它必 须对被测回路有最小的影响，对想要 测量的信号有足够的保真度。根据不 同的测量需求就需要不同种类的探头 来完成测量工作。例如在测量高压时 需要高压探头、在测量电流时需要电 流探头、在测量抑制共模噪声时需要 差分探头等等。 二、测试原理 2.1 传感器 不同的探头有不同的结构，按结 构来分，这些探头大致可以分为有源 探头和无源探头两类。有源探头是指 包含晶体管或其它有源设备作为部分 信号调节网络的探头；无源探头是指 网络仅由阻抗，感抗，容抗元件组成， 不包括有源元件的探头。RIGOL 示波器 选用的都是无源探头，它是由阻抗（R）、 容抗（C）组成的网络构成的。 无源探头可有效抑制探头对电路 的影响。对于AC 信号来说，电容C 可 反作用于AC 信号。因为它的阻抗为 Xc=1/2πfc，随着信号频率的增加，电 容C 可以减小信号电流通过的阻抗， 进一步减小探头对电路的影响，从而 减少测量误差。 三、测试方法 3.1 调节探头补偿的条件 探头自身的结构和特性对测量电 路有很大的影响。因此，在首次将探 头与 任一输入通道连接时，需要调节探头 补偿，使探头与输入通道相配。具体， 这里用RIGOL DS5062MA 为例。首先将 探头尖端与探头补偿器的信号输出连 接器相连；然后将探头衰减系数设定 为10×；再将探头与通道1 相连，打 开通道1，按AUTO,观察波形是否为一 方波。若不是，就调节可变电容来使 其为一标准方波。在1×档的情况下是 不能进行探头补偿调节的，原因如下： 首先我们来了解一下探头的结构。 探头是由一个探头尖，一根探头电缆 线，及一个信号调节网络组成。整个 探头的结构电路可以等效为（如图3.1 所示）： 
图3.1 探头结构图 探头尖由一个RC 网络和一根长导 电条并联构成，即由图1 中的R1、C1 和长导电条L 构成。当设定为1×时， 信号直接由长导电条L 输入示波器， 调节可调电容C2 并不改变信号的大小， 即U0 恒等于信号源电压U 。故在探头 衰减系数为1×的情况下无法调节探 头补偿。当设定为10×时，信号先经 过RC 网络衰减后再输入到示波器。然 而，输出电压U0 会随着输入信号的频 率变化而变化，导致输出电压达不到 原有信号的十分之一，进而影响示波 器的测量。为了促使输出信号始终是 原有信号的十分之一，加入R2，C2（RC 网络）来调节信号输出。 3.2 推导步骤 要使U0=1/10U 
则输出电压与信号源电压的比值为： 
为了保持此值不变则： 
C1R1=C2R2 是探头调节的标准，调节 可调电容就是为了满足这个等式，从 而达到U0=1/10U ，并确保输出信号不 随输入信号频率的变化而变化。 当C1R1=C2R2 时，探头已调好,显示波 形如图3.2 
图3.2 探头已调好 当C1>R2C2/R1 时，补偿过度, 显示波 形如图3.3 
图3.3 补偿过度 当C1< R2C2/R1 时，补偿不足，显示 波形如图4 
图4 补偿不足 当电容C1 损坏时，若C1 短路，则效果如1×档的情况；若C2 断路，则在10×档下调补偿 时： 
∵1+jwC2R2>1 
∵1+jwC1R1>1
当C1 和C2 均损坏时
四、结束语 探头补偿是示波器测量链的第一链环，并且这个测量链环的强度同示波器依 赖探头一样重要。探头补偿不足和补偿过度都会对测量造成较大的误差，因此， 每当第一次与示波器输入相连时，必须检查探头补偿。并按照操作规则来进行使 用探头。 |
|
|
来自： 昵称30786805 > 《待分类》
