馆名hxsokxv65v / 待分类 / 普源教育-浅谈探头补偿

0 0

   

普源教育-浅谈探头补偿

2016-02-19  馆名hxsok...

来源http://education.rigol.com/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
        ∴比值偏小,即输出电压偏小,会始 终出现补偿不足的情况 当电容C2 损坏时 若C2 短路,则使示波器的输入电压 很小,无法测量到真实的值 若C2 断路,则在10×档下调补偿时:

       ∵1+jwC1R1>1
       ∴ 1/jwC1R1<1, 使得整个比值偏大,即输出电压偏大,会始终出现补偿过度的情况

       当C1 和C2 均损坏时
       若C1 和C2 均短路,则10×档无法起到衰减十倍的作用,示波器输入电压很小,无法测量到真实值。
       若C1和C2 均断路,则探头是一电阻分压的无源探头,此时可用于低阻抗高频电路中,缩小了测量范围。
       若C1 短路、C2 断路,则在10×档下调节补偿的情况如在1×档下调节的一样。
       若C1 断路、C2 短路,则示波器输入电压很小,无法测量到真实值。
       另外,在输入较大电压时,C1 比C2 更容易被击穿而受到损坏。因为C1所构成的RC 网络主要起衰减功能,更容易受到较大电压的损害。

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。


    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

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多
    喜欢该文的人也喜欢 更多