你不得不知道泰克示波器探頭的測(cè)量影響
2017/6/8  14:15:23

      探頭即傳感器,有諧振式傳感器、寬帶傳感器、防水型傳感器、高溫傳感器、低溫傳感器等其他特殊功能型的傳感器。示波器探頭對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性以及正確性至關(guān)重要,它是連接被測(cè)電路與示波器輸入端的電子部件。簡(jiǎn)單的探頭是連接被測(cè)電路與電子示波器輸入端的一根導(dǎo)線,復(fù)雜的探頭由阻容元件和有源器件組成。簡(jiǎn)單的探頭沒(méi)有采取屏蔽措施很容易受到外界電磁場(chǎng)的干擾,而且本身等效電容較大,造成被測(cè)電路的負(fù)載增加,使被測(cè)信號(hào)失真。

      本質(zhì)上,示波器探頭是在測(cè)試點(diǎn)或信號(hào)源和示波器之間建立了一條物理和電子連接;實(shí)際上,示波器探頭是把信號(hào)源連接到示波器輸入上的某類設(shè)備或網(wǎng)絡(luò),它必須在信號(hào)源和示波器輸入之間提供足夠方便優(yōu)質(zhì)的連接。連接的充分程度有三個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題:物理連接、對(duì)電路操作的影響和信號(hào)傳輸。

示波器探頭的測(cè)量影響:

1、負(fù)載效應(yīng)
      負(fù)載效應(yīng)就是在被測(cè)電路上接入示波器時(shí),有時(shí)示波器的輸入電阻會(huì)對(duì)被測(cè)電路產(chǎn)生影響,致使被測(cè)電路的信號(hào)發(fā)生變化。若負(fù)載效應(yīng)的影響很大,就不能準(zhǔn)確地進(jìn)行波形測(cè)量。若要減小負(fù)載效應(yīng),就需要將示波器一端的輸入電阻增大。輸入電阻越大,輸入電容越小,負(fù)載效應(yīng)就越小。

      在示波器測(cè)量中,另外一種負(fù)載效應(yīng)指的是探頭對(duì)被測(cè)電路的負(fù)載效應(yīng),為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性,需要減輕探頭對(duì)被測(cè)電路的負(fù)載效應(yīng),不至影響到被測(cè)信號(hào),因此應(yīng)選擇高輸入阻抗的探頭。探頭的輸入阻抗可以等效為電阻與電容的并聯(lián)。低頻時(shí)(1MHz以下)探頭的負(fù)載主要是阻抗作用;高頻時(shí)(10MHz以上)探頭的負(fù)載主要是容抗作用。為了減輕探頭對(duì)被測(cè)電路的負(fù)載作用,應(yīng)選擇高阻抗、低容抗的探頭,例如帶寬100MHz用的無(wú)源探頭,它的輸入電阻是1~10Ω,輸入電容是1~10pF。有源探頭的負(fù)載作用優(yōu)于無(wú)源探頭,頻率特性更好。

2、阻抗匹配

       阻抗是電壓和電流之比,在理想情況下,對(duì)被測(cè)儀器進(jìn)行測(cè)試時(shí)不應(yīng)影響它的正常工作,測(cè)量值也應(yīng)和未接測(cè)試儀器時(shí)相同。當(dāng)連接儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí),要考慮阻抗對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響,為了保證儀器之間能夠傳送大的功率,阻抗應(yīng)該匹配。如果阻抗為純電阻,應(yīng)使輸入阻抗與輸出阻抗的值相等。如果阻抗包含電抗成分應(yīng)使負(fù)載的輸入阻抗與源的輸出阻抗共軛匹配,這時(shí)能夠傳送大功率。

      阻抗匹配的阻抗值通常和使用的傳輸線的特性阻抗值一致。對(duì)于射頻系統(tǒng),一般采用50Ω阻抗。對(duì)于高阻抗儀器,由于等效并聯(lián)電容的存在,隨著頻率升高,并聯(lián)組合阻抗逐漸變小,將對(duì)被測(cè)電路形式負(fù)載。如1MΩ輸入阻抗,在頻率達(dá)到100MHz時(shí),等效阻抗只有100Ω左右。因此,高帶寬的示波器一般都采用50Ω輸入阻抗,這樣可以保證示波器與源端的匹配。但是使用50Ω輸入阻抗時(shí),必須考慮到50Ω輸入阻抗的負(fù)載效應(yīng)比較明顯,此時(shí)好使用低電容的有源探頭。

3、電容負(fù)荷

       隨著信號(hào)頻率或轉(zhuǎn)換速率提高,阻抗的電容成分變成主要因素。結(jié)果,電容負(fù)荷成為主要問(wèn)題,特別是電容負(fù)荷會(huì)影響快速轉(zhuǎn)換波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間及波形中高頻成分幅度。

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