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標(biāo)題: 示波器測量是否精準(zhǔn)，探頭的選擇與設(shè)置至關(guān)的重要 [打印本頁]

作者: PRBTEK 時間: 2021-9-28 16:13
標(biāo)題: 示波器測量是否精準(zhǔn)，探頭的選擇與設(shè)置至關(guān)的重要

探頭的作用至關(guān)重要，為實現(xiàn)測量的最優(yōu)結(jié)果，必須進行折中，特別是在進行高精度測量時。有時示波器標(biāo)配的無源探頭并不是實現(xiàn)最佳精度的解決方案。

1、選擇適當(dāng)衰減比的探頭。最大限度地降低衰減，使信噪比達(dá)到最優(yōu)。在精確測量中，非常重要的一點使信號幅度達(dá)到最大，同時使外部噪聲達(dá)到最小。探頭選擇是關(guān)鍵的第一步。

電壓探頭與示波器的輸入阻抗構(gòu)成電壓分路器（如1X、10X、100X），會衰減輸入信號。1X探頭不會降低或衰減信號，10X探頭則會把輸入信號降低到原始信號幅度的1/10。示波器通過放大信號來補償這種衰減，遺憾的是，示波器也會放大探頭引入的任何噪聲。從信噪比角度來看，最優(yōu)探頭應(yīng)該沒有衰減或衰減很低的。

TPP0502高阻抗無源探頭提供了500 MHz帶寬，但只有2倍衰減

2、使用短地線。最大限度地降低噪聲耦合。所有電壓測量都是相對于參考源進行的，這個參考源通常是“接地”。準(zhǔn)確的測量，特別是低壓測量，尤其依賴到參考電壓的低阻抗路徑。為使信號失真和引入噪聲達(dá)到最小，使用的接地線應(yīng)盡量短。

盡管標(biāo)準(zhǔn)無源探頭上的長地線會方便連接信號，但地線電感會與輸入電容諧振，在快速邊沿上導(dǎo)致振鈴。由探頭尖端和地線構(gòu)成的大環(huán)路面積會把噪聲磁耦合到信號中。此外，地線的感性電抗與開關(guān)器件等噪聲源接近，會把噪聲耦合到信號中。最好的解決方案是最大限度地縮短地線長度，并盡可能接近信號端，把它連接到參考點上（如果條件允許建議使用接地彈簧）。

3、使用探頭的硬件濾波。當(dāng)選擇某些有源探頭時可以選擇性使用內(nèi)置探頭濾波器降低噪聲。許多有源差分電壓探頭或電流探頭標(biāo)配帶寬濾波功能。有時為靈活起見，探頭機身內(nèi)置的帶寬濾波功能提供了多種帶寬設(shè)置。

在某些情況下，在選擇其中一個帶寬濾波器時，探頭會與示波器通信，另外還會在示波器前端打開硬件濾波功能。這進一步降低了系統(tǒng)噪聲，有助于提高系統(tǒng)的信噪比。濾掉不想要的噪聲可以查看進一步細(xì)節(jié)，獲得更高的測量分辨率。

左側(cè)AC+DC信號。右側(cè)去掉了DC分量，成比例縮放AC分量，以改善分辨率

4、使用探頭的DC偏置來測試小的AC信號。在涉及大電壓時，人身安全及設(shè)備可靠性至關(guān)重要，以便檢驗最大電壓完全落在測試系統(tǒng)的“絕對”或“非破壞”最大輸入指標(biāo)內(nèi)。此外，為準(zhǔn)確測量，非常重要的一點是信號要保持在標(biāo)稱工作范圍內(nèi)（如有源探頭的線性范圍或動態(tài)范圍內(nèi)）

如果說接近低電平的小信號測量極具挑戰(zhàn)性，那么測量位于大DC電壓信號上的低壓AC信號的難度則要大得多。在電源上進行紋波測量是這種應(yīng)用的常見實例。進行DC 偏置可能會涉及探頭設(shè)置以及示波器前端設(shè)置。在DC 偏置上測量低電壓信號最簡單的技術(shù)是使用參考地電平的探頭采集整個信號，然后測量AC分量 (圖10左圖)。DC偏置技術(shù)不允許AC、信號測量全面利用測量系統(tǒng)的動態(tài)范圍，信噪比會很差。

總結(jié)：

隨著電力電子技術(shù)，新材料及器件技術(shù)的高速發(fā)展，當(dāng)今工程師面臨著，更快，更小，更復(fù)雜信號的調(diào)試挑戰(zhàn)。更加準(zhǔn)確的測試不僅僅體現(xiàn)在測試設(shè)備本身的硬件指標(biāo)，還要考慮整體的測試系統(tǒng)的性能。

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