示波器探測需要避免的七大常見(jiàn)錯誤盤(pán)點(diǎn)

　　理想情況下，所有探頭都應該是一條不會(huì )對被測設備產(chǎn)生任何干擾的導線(xiàn)，這樣才能精確復制被測信號。但現實(shí)情況是，探頭會(huì )給電路帶來(lái)負載效應，探頭上的電阻、電容和電感元件可能改變被測電路的響應。又因為每個(gè)電路不盡相同，每次探測設備，需要選擇對測量影響最小的探頭，這是成功測量的關(guān)鍵。

　　以下這些錯誤，是大家在測量過(guò)程中最常見(jiàn)的，請牢記它們并在平時(shí)的測量中規避這些錯誤，以便獲得更精準的測量結果。

　　揭開(kāi)探測的神秘面紗 示波器探測需要避免的七大常見(jiàn)錯誤

　　常見(jiàn)錯誤一：沒(méi)有校準探頭

　　探頭在交付之前已進(jìn)行校準，但沒(méi)有針對示波器前端進(jìn)行校準。如果它們未在示波器輸入端上進(jìn)行校準，就無(wú)法得到測量結果。有源探頭和無(wú)源探頭的情況也略有不同。

　　若有源探頭沒(méi)有針對示波器進(jìn)行校準，則您將看到垂直電壓測量結果和上升沿時(shí)序（以及可能的一些失真）出現差異。大多數示波器具有參考或輔助輸出功能，還配有指南來(lái)引導您完成探頭校準。

　　無(wú)源探頭可以調節探頭的可變電容，使補償與正在使用的示波器輸入完美匹配。大多數示波器都有可以用于校準或參考的方波輸出。探測這個(gè)連接，檢查波形是否為方形。根據需要調整可變電容，以消除所有下沖或過(guò)沖。

　　常見(jiàn)錯誤一：增加探頭負載效應

　　只要將探頭連接到示波器并與設備接觸，探頭就會(huì )成為電路的一部分。探頭對設備施加的電阻、電容和電感負載效應會(huì )影響你在示波器屏幕上看到的信號。這些負載效應可能會(huì )改變被測電路的工作狀態(tài)。探頭的基本電路如下圖：

　　通常，探針的輸入線(xiàn)或引線(xiàn)越長(cháng)，帶寬減小得就越大。較窄帶寬的測量可能不會(huì )受到太大影響，但在進(jìn)行較寬帶寬的測量時(shí)，特別是在 1 GHz 以上時(shí)，需要謹慎選擇使用的探針和附件。隨著(zhù)探頭帶寬降低，將失去測量快速上升時(shí)間的能力。為了進(jìn)行最準確的測量，最好使用盡量短的探針。另外，保持接地線(xiàn)盡量短并靠近系統接地點(diǎn)，也可以確?？芍貜秃蜏蚀_的測量。

　　如果必須在探針上添加導線(xiàn)才能接觸到難以到達的探測點(diǎn)，那么最好為探針添加一個(gè)電阻，以減弱所添加的導線(xiàn)引起的諧振。

　　常見(jiàn)錯誤三：沒(méi)有充分理由差分探頭

　　許多人認為只有在探測差分信號時(shí)才使用差分探頭，卻不知道在探測單端信號時(shí)也可以使用差分探頭來(lái)節省時(shí)間和金錢(qián)，同時(shí)提高測量的準確性。

　　差分探頭可以進(jìn)行與單端探頭相同的測量，并且由于差分探頭在兩個(gè)輸入端上有共模抑制，所以差分測量結果的噪聲大為減少。這將幫助你看到被測設備信號更優(yōu)的表示，而不會(huì )被探測所增加的隨機噪聲誤導。

　　常見(jiàn)錯誤四：選擇了錯誤的電流探頭

　　大電流測量：如果使用鉗形探頭測量大電流（10A - 3000A），那么設備必須足夠小，鉗形探頭才能夾住它；如果設備太大鉗形探頭無(wú)法夾住，那么工程師可能會(huì )想辦法在探頭鉗夾上添加額外的導線(xiàn)，但這會(huì )改變被測設備的特性。

　　最好的解決方案是使用具有柔性回路探頭前端的大電流探頭，叫做 Rogowski 線(xiàn)圈，可以纏繞到任何設備上，還能幫你在不添加未知特性元器件的情況下探測設備，使測量結果保持高度的信號完整性。其測量范圍涵蓋從 mA 級到數百 kA 的大電流。但它只測量交流電流，且靈敏度也低于某些電流探頭。

　　小電流測量：使用垂直標度較大的示波器設置，可以測量大信號，但小電流信號將被測量噪聲掩蓋；使用較小的垂直標度設置，那么大信號會(huì )削波，測量結果也將失真并失效。選擇具有足夠靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍的小電流探頭，不僅能夠測量從 μA 到 A 的寬量程，還可以使用多個(gè)放大器同時(shí)查看大小電流偏差。探頭中的兩個(gè)可變增益放大器允許你設置放大視圖以查看小電流波動(dòng)，還可以縮小視圖以同時(shí)查看大電流尖峰。

　　常見(jiàn)錯誤五：在紋波和噪聲測量期間錯誤的處理直流偏置

　　直流電源上的紋波和噪聲是由較大直流信號上的小交流信號形成的。當直流偏置較大時(shí)，可能需要在示波器上使用較大的每格電壓設置才能在屏幕上顯示信號。與小交流信號相比，這樣做會(huì )降低測量的靈敏度并增加噪聲。如果使用隔直流電容器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，那么將阻隔部分低頻交流內容而無(wú)法觀(guān)察到信號在經(jīng)過(guò)設備上的元器件時(shí)發(fā)生的變化。

　　使用具有較大偏置功能的電源探頭，可以將波形置于屏幕中間，而無(wú)需移除直流偏置。這樣可以讓整個(gè)波形都顯示在屏幕上，同時(shí)保持垂直標度較小且處于放大狀態(tài)。通過(guò)這些設置，你可以查看瞬態(tài)、紋波和噪聲的細節。

　　常見(jiàn)錯誤六：未知的寬帶限制

　　在進(jìn)行重要測量時(shí)，務(wù)必選擇具有足夠帶寬的探頭。帶寬不足會(huì )使信號失真，令你很難做出明智的工程測試或設計決定。

　　普遍接受的帶寬計算公式為：評測從 10% 到 90% 的上升沿時(shí)，帶寬乘以上升時(shí)間等于 0.35。

　　值得注意的是，整個(gè)系統帶寬也是需要考慮的重要因素。通過(guò)探頭和示波器的帶寬確定系統帶寬。計算公式如下：

　　常見(jiàn)的錯誤七：被掩蓋的噪聲影響

　　探頭和示波器的噪聲可能會(huì )導致被測設備的噪聲顯得更大。選擇具有合適衰減比的探頭，將會(huì )減小探頭和示波器所添加的噪聲，從而獲得更準確的信號，更清晰地查看被測設備的情況。

　　有一種方法可以簡(jiǎn)單地估算探頭噪聲大小，就是從探頭的技術(shù)資料或手冊中檢索該探頭的衰減比和探頭噪聲電平。許多探頭制造商將探頭噪聲描述為等效輸入噪聲（EIN），并以 Vrms 為單位表示。較高的衰減比使您可以測量較大的信號，但缺點(diǎn)是示波器將檢測到這些比率并同時(shí)放大信號及其噪聲。

　　每個(gè)電路和測試環(huán)境都各不相同。

　　在一個(gè)環(huán)境中有效的探頭，

　　在另一個(gè)環(huán)境中不一定仍有效。

　　因此，你必須了解在每個(gè)測試場(chǎng)景中

　　使用哪種工具和技術(shù)

　　才可以得到準確的測試結果。

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　　審核編輯：黃飛