在《示波器探頭基礎(chǔ)入門(mén)指南(上)》一文中,我們主要介紹了示波器探頭的種類及其工作原理,接下來(lái)我們將介紹示波器探頭的主要指標(biāo),如何選擇示波器探頭,以及在示波器探頭的使用過(guò)程中應(yīng)該注意哪些問(wèn)題。2 示波器探頭的主要指標(biāo) 2.1 帶寬 與示波器一樣,示波器探頭的頻響類似一個(gè)低通響應(yīng)。探頭的帶寬是指探頭響應(yīng)輸出幅度下降到70.7%(-3dB)時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)頻率。 可見(jiàn),探頭帶寬越高,對(duì)示波器帶寬的影響也就越小。一般我們推薦示波器探頭的帶寬為示波器帶寬的1.5倍,即探頭帶寬略高于示波器帶寬。 2.2 上升時(shí)間 探頭的上升時(shí)間是指探頭對(duì)階躍函數(shù)10%-90%的響應(yīng)時(shí)間。一般而言,探頭帶寬越高,上升時(shí)間越短。 與示波器一樣,大多數(shù)探頭的帶寬與上升時(shí)間滿足0.35公式,即: Trise= 0.35/BWprobe 示波器+探頭測(cè)量系統(tǒng)的上升時(shí)間則滿足以下公式: 2.3 輸入 探頭一般都標(biāo)注了輸入值,從50Ω至10MΩ甚至更高。探頭的輸入會(huì)嚴(yán)重影響探頭的負(fù)載效應(yīng)(將在第三節(jié)中詳述)。輸入越大,探頭的負(fù)載效應(yīng)越小,對(duì)待測(cè)電正常工作影響也就越小。輸入越小,探頭的負(fù)載效應(yīng)越大,對(duì)待測(cè)電正常工作的影響就越大。 2.4 輸入電容 輸入電容是有源探頭的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。有源探頭的輸入電容一般很小,小至pF甚至零點(diǎn)幾pF。小的電容會(huì)在高的頻帶上提供較大的輸入,從而減小負(fù)載效應(yīng)。由輸入電容導(dǎo)致的輸入公式如下: Rin= 1/2fCin 由以上公式可知,Cin越小,探頭可以支持更高的帶寬f,這也是為什么有源探頭相對(duì)于無(wú)源探頭而言可以提供更大的帶寬的原因。 2.5 衰減比 一般探頭都會(huì)對(duì)探測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行衰減,然后輸送至示波器。最常見(jiàn)的衰減比為10:1,即信號(hào)衰減為原始的十分之一,此時(shí)衰減比標(biāo)注為10X。此外,常見(jiàn)的還有1X、100X、1000X探頭等。 2.6 最大輸入范圍 探頭都有最大輸入范圍,超過(guò)一定輸入范圍則可能損壞探頭。 3 示波器探頭使用注意事項(xiàng) 3.1 負(fù)載效應(yīng) 探頭的負(fù)載效應(yīng)是指被測(cè)電接上探頭后,探頭與示波器一起組成了待測(cè)電的并聯(lián)負(fù)載,從而吸引一部分電流流入示波器,對(duì)原始待測(cè)電上的信號(hào)產(chǎn)品影響。如果負(fù)載效應(yīng)很大,則測(cè)到的波形與原始波形變化很大,示波器就不能準(zhǔn)確測(cè)量波形。 圖3負(fù)載效應(yīng)示例 在探頭探測(cè)前,探測(cè)點(diǎn)的電壓為5V × 100KΩ/(100Ω+100KΩ)=4.995V。探頭探測(cè)后,并聯(lián)了一個(gè)1MΩ的,此時(shí)探測(cè)點(diǎn)的電壓為: 5V × (90.9k)/[100+(90.9k)] = 4.994V 此時(shí),探頭引入的負(fù)載效應(yīng)僅為0.001V,可以忽略不計(jì)。如果待測(cè)點(diǎn)的輸出更高,則需要使用更高輸入的探頭。 值得一提的是,當(dāng)我們測(cè)試由信號(hào)源輸出的射頻信號(hào)時(shí),一般使用的是50Ω傳輸線纜。50Ω的傳輸線纜與信號(hào)源輸出(50Ω)相匹配,使功率最大的傳輸至示波器,從而了測(cè)量精度。 而在某些時(shí)候,工程師希望測(cè)試電板上某個(gè)探測(cè)點(diǎn)處的頻譜,往往使用剪斷的50Ω傳輸線纜,在剪斷處剝離地和傳輸芯,用以接觸探測(cè)點(diǎn)。線纜另一端則連接至頻譜儀。 圖4前段剝離的50Ω傳輸線纜 這種做是不可取的,電板上的探測(cè)點(diǎn)與射頻源的輸出不同,由于傳輸線的50Ω低,會(huì)對(duì)測(cè)試點(diǎn)處引入較大的負(fù)載效應(yīng)。正確的做法是,使用高輸入的探頭取代50Ω傳輸線纜,與頻譜儀連接。 推薦: |