上图显示了用有源差分探头测试差分信号的原理,图中红色波形显示的为差分信号Vin+,蓝色波形显示为差分信号Vin-,二者幅度相同,相位相差180度。Vin+和Vin-经由差分探头正、负探测点探测后经过差分放大器放大,然后传输至示波器,最后得到如图绿色差分波形。图17 ProbeMeter探头电压计有源差分探头可用于绝大多数较小幅度差分信号的测量,但对于幅度达上百甚至上千幅的高压差分信号而言,有源查分探头就显得力不从心了。
图1是工程师常用的10倍无源电压探头的原理图,其中,Rp (9 MΩ)和Cp位于探头尖端内,Rp为探头输入阻抗, Cp为探头输入电容, R1 (1 MΩ)表示示波器的输入阻抗,C1表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组合值。本文关于无源电压探头模型的参数设定以及校准的原理就介绍到这里,而对于示波器和探头以及数字测量在业内有很多的经典理论以及应用原则,比如信号的滚降特性,DSP信号滤波的处理。
学会使用示波器(3)知道如何调整示波器探头和示波器的阻抗匹配。
示波器的金属壳体(内部屏蔽壳和裸露在外的BNC头)与电源插头的保护地接在一起,当电源插头保护地断开时,220V电压经Y电容分压,中间110V电压直接加在示波器金属壳体上,即金属壳体上存在110V交流电压,当人触碰到带电区域时则会发生被针扎一样的触电现象,虽不会危机人身安全,但是也属于危险操作。ZP1000D高压差分探头最大可测峰值为1300V的高压电,即高压带隔离的作用,可测量差分信号、高压信号和高压差分信号。
实际上,示波器探头是把信号源连接到示波器输入上的某类设备或网络,它必须在信号源和示波器输入之间提供足够方便优质的连接。参考文献【1】 《交流和直流电流测量》,作者:周家明,北京海洋仪器.【2】 《阻抗对测量的影响》,作者:魏乾、韩洁,【M】国外电子测量技术.【3】 《如何用好示波器探头》,【M】无线电.【4】 《电子示波器探头》,【M】电子仪器信息.【5】 日立示波器使用说明.【6】 《探头ABC》,泰克公司出版.
许多情况下信号电压是差分电压,即信号存在于两个点或两条线中,这两个点或两个信号都没有处于接地或公共电位。P5201高压差分探头把浮动信号转换成低压参考地电平信号,然后可以在任何参考地电平的示波器上安全简便的显示这些信号。在与示波器的电压测量功能结合使用,电流探头还允许进行各种功率测量。示波器的电流探头基本上分成两类:即AC电流探头和AC/DC电流探头,AC电流探头通常是无源探头,AC/DC电流探头通常是有源探头。
轻松赢好礼:我们一起总结示波器(大家示波器的使用心得)@lark:测量小信号时,注意示波器的本地噪声,小信号低频增益以及表笔的内阻等;测量高频高速数字信号、串行通讯信号、射频信号等需要选择带宽高于500 MHz示波器;对一般信号进行采集,示波器的采样率至少信号最高频率的2倍以上,采集的波形才真实反映实际情况;测量任何信号时,一定要注意示波器的接地方式.@ABM45927:示波器注意 1、测量电源纹波请用弹簧针接地。
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 。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。∵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:
教你如何使用示波器的探头(校准、夹子和接线)然后,再将示波器的输入选择打到直流耦合上,并将示波器探头接在示波器的测试信号输出端上(一般示波器都带有这输出端子,通常是1KHz的方波信号),然后调节扫描时间旋钮,使波形能够显示2个周期左右。因此,当使用示波器的X10档时,应该将示波器上的读数扩大10倍(有些示波器,在示波器端可选择X10档,以配合探头使用,这样在示波器端也设置为X10档后,直接读数即可)。
Fluke公司给所有示波器配备的探头都能使示波器保证在探头尖端获得规定的示波器带宽,从上述的计算可以看出,视觉要求探头本射的带宽要比示波器的带宽宽得多。这个电容称为低频补偿电容,应当通过调节这个电容使得探头和与相配用的示波器匹配,使用示波器前面板上的信号输出可以很容易地进行这项调节工作,示波器的这个输出端标有"探头调节"、"校准器""CAL"或者"探头校准"等标志,并能送出一个方波输出电压。
1.将示波器的输入选择打在GND上,然后调节Y轴位-移旋钮使扫描线出现在示波器的中间。检查这时的扫描线是否水平(即是否跟示波器的水平中线重合),否则,需要调节水平平衡旋钮(通常模拟示波器有这个调节小孔,需要用螺丝刀伸进去调节,对于数字示波器不用调节)。2.将示波器的输入选择打到直流耦合上,并将示波器探头接在示波器的测试信号输出端上.然后调节扫描时间旋钮,使波形能够显示2个周期左右。
这就需要了解示波器探头负载效应。图1是工程师常用的10倍无源电压探头的原理图,其中,Rp(9MΩ)和Cp位于探头尖端内,Rp为探头输入阻抗,Cp为探头输入电容,R1(1MΩ)表示示波器的输入阻抗,C1表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组合值。在t>∞电路达到直流稳态时,电容相当于开路,输出电压按照两个电阻串联的分压公式计算,其(0时,该电路是由电压源激励的一阶电路,可以用三要素法计算,,当t.
10.时钟电路测量。合理的测试方式为选择输入阻抗很大(与振荡器等效阻抗相比),输入电容很小的示波器探头。图1是常见的的实时时钟晶体示意图。更新探头信息如表3所示,由表3可得:探头2的等效输入阻抗只有50千欧姆,基本跟晶体本身的等效阻抗差不多了,电路不工作的原因也就找到了。第一,用探头4的等效输入电容代替板子上面的“补偿电容”(图1),前提是探头的等效输入电容跟板上的“补偿电容”(图1)容值相差不大。
目前有上百种示波器可供选择,从非常简单的便携式示波器到价格达几十万美元的专用台式数字存储示波器(有些高档探头本身价格就可能达一万美元以上)。Rp (9 MΩ)和Cp位于探头尖端内,R1表示示波器的输入阻抗,C1表示示波器的输入电容和探头补偿箱电容的组合值。例如,如果使用一台100 MHz带宽的示波器测量一个包含200 MHz振荡波形的信号时,我们看不到振荡,因为信号受示波器带宽限制大幅度衰减。图10. 去掉示波器探头的接地方法。
上图为示波器探头测量时的示意图,从上图可知,示波器一般具有三个典型的部分,探头头部、探头电缆和探头补偿设备。高压差分探头一般适用于对高压场合的测试,与无源探头相比,不仅输入电压更高,一般都在1000V以上,而且由于其两根测量线对地阻抗都非常高,使其可以直接进行非接地测量,比如在测量市电时,无源探头的地线必须接到市电的地线上,只能测量L或者N与地线之间的电压,而高压差分探头却可以进行任意两线间的测量。
用示波器怎么测试DC电源的输出纹波啊?用示波器测量电源纹波,首先要把示波器的耦合方式切换到交流耦合,将示波器与探头切换到*1档,需要注意的事最好不用探头上带的接地线(带鳄鱼夹的线)接电源的“-”端或“地”,因为那样会把外界的干扰耦合到示波器内部,造成测量结果不准。电源纹波的测量方法大致分为两种:一种是电压信号测量法;电压信号测量纹波是指,用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。
输入电容对于高频测试的影响。探头在×1档位时,信号直接进入示波器,这类探头在测试点处将其自身的电容(包括电缆的电容)与示波器的输入阻抗连在了一起,这就是探头的负载效应。例如,探头在x10档时,输入阻抗为10MΩ,输入电容10pF,输入信号的频率为100MHz,此时,探头输入容抗为Xc(Cp) = 1/(2×π×f×C)=159Ω,此时容抗远远小于探头阻抗,信号电流更多的会通过输入电容提供的低阻回路,而高阻回路等效为旁路。
耦合和退耦及去耦电容介绍耦合和退耦及去耦电容介绍。如下图为典型的RC退耦电路,R起到降压作用:大家看到图中,在一个大容量的电解电容C1旁边又并联了一个容量很小的无极性电容C2原因很简单,因为在高频情况下工作的电解电容与小容量电容相比,无论在介质损耗还是寄生电感等方面都有显著的差别(由于电解电容的接触电阻和等效电感的影响,当工作频高于谐振频率时,电解电容相当于一个电感线圈,不再起电容作用)。
电缆中的EMI共模电流是如何产生的电缆的辐射问题是工程中最常见的问题之一,90%以上的设备不能通过辐射发射测试都是由于电缆辐射造成的。按照这种方法来避免电缆辐射的一个典型的例子就是使用同轴电缆,由于同轴电缆的回流电流均匀分布在外皮上,其等效电流与轴心重合,因此,回路面积为零,几乎too%的信号电流从同轴电缆的外皮返回信号源,共模电流几乎为零,所以共模辐射很小。
共模电感(扼流圈)选型。如图5所示为,共模电流在共模电感上产生的磁感应强度,电流I1产生的磁感应强度为B1,电流I2产生的磁感应强度为B2,两条黄色箭头分别表示电流I1和I2在铁氧体中产生的磁力线,可以看出电流I1和I2产生的磁力线是相加的,故磁通也是相加的,那么电感量就是相加的,电感量越大,对电流的抑制能力就越强。共模电感磁芯的选取磁芯时,形状尺寸、适用频段、温升以及价格都要考虑,常用的磁芯为U型、E型和环形。
硬件滤波器设计,这些参数你注意到了吗?提到滤波器,如果你首先想到的是巴特沃斯、切比雪夫等典型滤波器,以及通带宽度、阻带衰减、过渡带宽等关键参数,那么,你已经有一定的理论基础,甚至会设计软件滤波器解决数字信号的频域滤波问题了。无源滤波器由无源R、L、C组成,在做低频信号的滤波器时,电感L的重量和体积都比较大,不利于滤波器的小型化、集成化,而且电感的使用也会使滤波效果没那么理想。
USB 信号线差分阻抗为 90 欧姆,以太网差分信号线差分阻抗为 100 欧姆。小范围的不等距对差分信号影响并不是很大,间距不一致虽然会导致差分阻抗发生变化,但因为差分对之间的耦合本身就不显著,所以阻抗变化范围也是很小的,通常在 10%以内,只相当于一个过孔造成的反射,这对信号传输不会造成明显的影响。通孔是贯穿整个 PCB 的过孔,盲孔是从 PCB 表层连接到内层的过孔,埋孔是埋在 PCB 内层的过孔。
2.2公共阻抗干扰,如图2,当两电路共用一段地线时,一个电路的对地电位会受另一个电路电流的钳制,钳制影响是相互的,从而造成相互的干扰。4.2通过适当接地方式避免公共阻抗的接地方法是并联接地,如图7,缺点是导线过多,因此在实际中,并不是所有电路都并联单点接地,对于相互干扰较小的电路,可以采用串联单点接地,可将信号按强弱分类,在同类电路中使用串联单点接地,不同类型电路采用并联单点接地,即混合接地方式,如图8。
大家看到图中,在一个大容量的电解电容C1旁边又并联了一个容量很小的无极性电容C2 原因很简单,因为在高频情况下工作的电解电容与小容量电容相比,无论在介质损耗还是寄生电感等方面都有显著的差别(由于电解电容的接触电阻和等效电感的影响,当工作频高于谐振频率时,电解电容相当于一个电感线圈,不再起电容作用)。常使用的小电容为0.1uF的瓷片电容,当频率更高时,还可并联更小的电容,例如几pF,几百pF的。
设备的信号接地,可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。有单点接地,多点接地,浮地和混合接地。通常频率小于1MHz的电路,采用一点接地。“接地”有设备内部的信号接地和设备接大地,两者概念不同,目的也不同。二: 设备接大地 在工程实践中,除认真考虑设备内部的信号接地外,通常还将设备的信号地,机壳与大地连在一起,以大地作为设备的接地参考点。
案例分析:高频电路设计中耦合电容的重要性正确理解AC耦合电容在高频电路设计中,经常会用到AC耦合电容,要么在芯片之间加两颗直连,要么在芯片与连接器之间加两颗。最开始要先明白AC耦合电容的作用。图1:AC耦合电容典型通路在低速电路设计中,这颗电容可以等效成理想电容。图2:AC耦合电容靠近发送端的眼图图3:AC耦合电容靠近接收端的眼图显然,这颗AC耦合电容靠近接收端的时候信号的完整性要好于放在发送端。
示波器探头×1和×10的意义。因此,当使用示波器的×10档时,应该将示波器上的读数扩大10倍(有些示波器,在示波器端可选择×10档,以配合探头使用,这样在示波器端也设置为×10档后,直接读数即可)。但要注意,在不甚明确信号电压高低时,也应当先用×10档测一下,确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量,养成这样的习惯是很有必要的,不然,哪天万一因为这样损坏了示波器,要后悔就来不及了。
这些噪声包括放大器的噪声, ADC的噪声,有源探头的噪声,探头地线感应的空间辐射噪声及地环路耦合的传导噪声从信噪比的角度理解,只有当被测信号的能量 远大于示波器测量系统本身带来的噪声能量的 时候即信噪比足够大的时候,选择的带宽才是 合适的。如果示波器和探头组成的测量系统的底噪接近或大于被测电源纹波/电源噪声,也就是测量的信噪比(SNR)太小,电源纹波/电源噪声被示波器本地噪声淹没了。