是德示波器探測需要避免常見的陷阱（上）

　　理想情況下，所有示波器探頭都應該是一根不會干擾被測設備的導線。當連接到您的電路時，輸入電阻無限，電容和電感為零。這將準確地復制被測信號。但現(xiàn)實是，示波器探頭會給電路帶來負載效應。探頭上的電阻、電容和電感元件可能會改變被測電路的響應。

　　每個電路都不一樣，它們都有自己的電氣特性。因此，每次檢測設備時，都需要考慮示波器探頭的特性，并選擇對測量影響最小的探頭?？紤]的范圍包括從示波器輸入端到被測設備上特定連接點的完整連接，以及連接到測試點的任何附件或附加電線和焊接，以下就是德示波器為例和大家講講：

　　陷阱1-沒有校準探頭

　　探頭在交付給您之前已經(jīng)校準了，但它們沒有校準示波器的前端。如果它們沒有校準示波器的輸入端，則無法得到測量結果。

　　示波器有源探頭

　　如果您的有源探頭沒有校準示波器，您將看到垂直電壓測量結果與上升順序（以及一些可能的扭曲）之間的差異。大多數(shù)示波器都有參考或輔助輸出功能，并配備指南來指導您完成探頭校準。

　　圖1顯示通道1上的SMA電纜和適配器輸入到示波器的50MHz信號。綠色痕跡是通過通道2上的有源探頭輸入到示波器的相同信號。請注意，通道1上的發(fā)生器輸出為1.04VPP（伏特峰峰值），通道2上檢測到的信號為965mV（毫伏）。此外，通道1與通道2之間的偏差高達3ms（毫秒），因此上升時間根本不能排成一行。

　　圖1：發(fā)生器輸出和檢測到的信號。

　　如果我們校準探頭，結果將大大改善。您可以在圖2中看到適當范圍和校準偏移的結果。范圍現(xiàn)在改為972mVPP，偏移已經(jīng)糾正，兩個上升時間是一致的。

　　圖2：經(jīng)范圍和偏移校準后。

　　示波器無源探頭

　　可調(diào)節(jié)探頭的可變電容器，使補償與正在使用的示波器輸入完美匹配。大多數(shù)示波器都有方波輸出，可用于校準或參考。檢查連接，檢查波形是否為方形。根據(jù)需要調(diào)整可變電容器，以消除所有的下沖或過沖。

　　技巧：示波器可能具有調(diào)節(jié)探頭補償?shù)墓δ埽部梢允謩痈摹?/p>

　　將探頭校準到與示波器一致，以獲得被測信號最準確的表示。

　　陷阱2-增加探頭負載效應

　　只要探頭連接到示波器并與您的設備接觸，探頭就會成為電路的一部分。探頭對您設備的電阻、電容和電感負載效應會影響您在示波器屏幕上看到的信號。這些負載效應可能會改變被測電路的工作狀態(tài)。了解這些負載效應可以幫助您避免為特定的電路或系統(tǒng)選擇錯誤的探頭。探頭具有電阻、電容和電感特性，如圖3所示。

　　圖3：探頭的基本電路。

　　為了接觸到周圍環(huán)境太窄的探測點，可能需要嘗試添加長引線或電線。但是，為探頭添加附件或探針會降低帶寬，增加負載效應，導致頻率響應不再平坦。

　　一般來說，探頭的輸入線或引線越長，帶寬越大。窄帶寬的測量可能不會受到太大影響，但在測量寬帶寬時，特別是在1GHz以上時，需要仔細選擇探頭和附件。隨著探頭帶寬的減小，您將失去測量快速上升時間的能力。圖4顯示了示波器顯示的上升時間是如何隨著附件長度的增加而減慢的。為了進行最準確的測量，最好使用盡可能短的探頭。

　　圖4：不同探頭引線長度對應的探頭負載效應。

　　探頭的帶寬和精度應盡可能短。

　　此外，最好使用較短的接地線，因為它們越長，引入的電感就越多。保持接地線盡可能短，盡可能靠近系統(tǒng)接地點，以確保可重復和準確的測量。

　　技巧：如果必須在探針上添加導線才能接觸到難以到達的探測點，則最好為探針添加一個電阻，以減弱添加導線引起的諧振。添加長導線時，您可能無法解決帶寬限制問題，但您可以平滑頻率響應。為了確定要使用的電阻大小，可以檢測到已知的方波，如示波器上提供的參考方波。如果電阻設置正確，您將看到一個干凈的方波（除了其帶寬可能有限）。如果信號發(fā)生振鈴，請增加電阻大小。單端探頭只需在探針處增加一個電阻。如果您使用差分探頭，請為每根導線添加一個電阻。

　　圖5：在探頭上增加一個電阻，可以克服長探頭連接引起的諧振，減少振鈴和過沖。然而，它不能解決增加導線引起的帶寬限制。

　　利用電阻抑制長探頭引線引起的峰值。

　　陷阱3-未充分利用您的差分探頭

　　很多人認為只有在檢測差分信號時才使用差分探頭。你知道在檢測單端信號時也可以使用差分探頭嗎？這將為您節(jié)省大量的時間和金錢，并提高測量的準確性。最大限度地利用差分探頭，獲得**的信號保真度。

　　差分探頭可以與單端探頭測量相同，由于差分探頭在兩個輸入端共模抑制，差分測量結果的噪聲大大降低。這使得您可以看到被測設備信號的更好表示，而不會被檢測到的隨機噪聲誤導。

　　請查看下一頁圖6中的藍色單端測量信號和圖7中的紅色差分測量信號。由于單端探頭缺乏共模校正功能，藍色單端測量結果的噪聲遠高于紅色差分測量結果。

　　圖6：單端測量

　　圖7：差分測量

　　與單端探頭相同類型的測量可以進行差分探頭，但共模抑制功能顯著降低了其噪聲。