29/05/2023,hardwarebee
示波器被认为是至关重要的工具之一,在电子电路工作。它显示了电路连接到重要的信息和显示不同波形参数。
一个示波器探头是一个物理和电气连接装置,使一个示波器和DUT之间。没有其他方法来连接一个示波器和你没有探测电路。探针的选择也是一个重要的任务,因为你的电路测量依赖于探测性能。存在,质量,和选择的调查非常重要阶段的调试电路。
探针的一端连接到探测电路,另一端连接到示波器。连接探针后,它变成了你的一部分电路。它可能影响你的电路干扰的行为,负载效应、信号保真度。他们是为了抵消这些副作用。
即将到来的段落将解决各种现实阻碍实际探测器达到理想状态。
最初的步骤包括建立与测试点的连接。轻轻触摸探针尖端在电路所需的测试点建立信号连接。重要的是要确保探头尖端安全可靠接触测试点。选择一个轻量级的小费和紧凑的探针,兼容测试点,尤其是在表面贴装技术(SMT)。
这些探测器不适合工业应用,通常涉及高功率电路和更大的规线。在这种情况下,更大的探测器,能够测量高电压是可用的。因此,各种探测器尺寸和配置也已经被开发出来,以满足不同的应用程序的物理连接的要求。
任何实际的设备没有完全达到理想主义。而理想的探针具有特征,如零衰减,无限带宽,和所有频率的线性相位,现实世界的探针有局限性。
因此,一个理想的探针传输任何信号从尖端到示波器的输入和重建不失真。然而,真正的探针引入一定程度的衰减,带宽有限,可能出现扭曲在特定阶段的频率。这些因素需要考虑当选择和在实际应用中使用它们。为准确的信号传输和忠诚,探测器的电阻(R)和电容(C)应与示波器的输入电阻和电容。通常情况下,示波器的输入电阻mΩ50Ω,1。例如,一个50Ω探针应该利用示波器输入50Ω,而1 mΩ探针应该使用范围拥有1 mΩ输入电阻。电容匹配是通过补偿范围的调查。
多个潜在来源可以引入噪声下的信号测试。这些来源包括缓冲和放大电路在示波器本身。此外,积极的探针可以引入的噪声测量。外部来源的噪音也可以发挥作用,如荧光灯和风扇马达。
理想的探针是完全不受任何噪音。然而,在实际情况下,实现这种免疫力几乎是不可能的。有一些方法可以减少噪音和争取尽可能无噪声的一个系统。
大多数探测器与同轴电缆屏蔽,这提供了电磁屏蔽和有助于减少干涉测量的信号。同轴屏蔽,通常由导电材料,围绕着信号线或导体编织金属网。同轴屏蔽通常连接到示波器的地面参考,有效地创建一个接地屏蔽信号线。
当一个外部设备如探针连接电路,它被认为是一个额外的负载电路(或信号源),绘制电路的电流。假设测试电路的信号来源。
一个理想的探针没有对被测电路的影响。它将画没有当前或只有一个小电流,因此造成尽可能少的负载效应。在实践中,电阻,电容,电感。调查时附加到一个信号来源,它引入了额外的电阻,电感,电容的电路,可以改变的行为源和测量精度的影响。
探针加载效应可分为三类:
一个设计良好的调查必须有高输入电阻。这个输入电阻出现在与被测电路的电阻。
假设,
测试设备(DUT)或被测电路被建模为VDUT和RDUT。
探测器和R模型P和CP,RP和CP分别输入电阻和输入电容。而VTP是测试点电压。
VTP约等于VDUT只是,当RP明显大于RDUT。限制负载效应时,建议使用探针电阻至少10倍大于被测电路的电阻。因此,振幅误差只能被限制在10%。
电容加载可以并行可视化为电容器连接电路测试。因此,额外的输入电容探针介绍电容性负载。探测器的输入电容显著影响被测电路的行为。电容加载更随着频率的增加。测试信号的频率较高,探针阻抗减小。这不仅会影响信号的振幅也扭曲了信号的形状。尽量减少电容负载效应,建议使用低电容探头,尤其对高频应用程序。这种方法有助于减少电容加载造成的不利影响。
电感加载在示波器探针成为重要的频率更高。它发生由于地面调查线索。随着信号的频率增加,探针的电感和电容开始在一个特定的频率产生共鸣,从而导致振铃效应,会导致信号失真。为了减轻这种效果,推荐使用最短的地线。
执行测量,以下规格的示波器探针应该是知道的。下面列出了其中一些。
关注被称为输入输出信号的比值。探针可与各种衰减比率,如1:1,10:1,100:1,大展身手。10倍的调查表明,信号应用于示波器是十分之一(差不多)的实际输入信号振幅。例如,当10:1探头连接到一个1-V信号,它将发送100 mV示波器的输入。示波器自动识别探测器的衰减率并在屏幕上显示准确的信号值,消除需要心算。
一般来说,一个示波器探头的带宽应该至少5倍的带宽波形测量。重要的是要注意,带宽是常与3 dB点,这意味着权力是减半的频率信号(3 dB)相比,其最大的水平。
信号的频率50兆赫,示波器的带宽和探头的带宽必须超过250 MHz。
BW探针> BW波形
BW探针> = BW范围
为了达到满意的精度,结合示波器的上升时间和调查应该3到5倍最高的被测波形的上升时间。
测量系统上升时间> =信号上升时间/ 5
它是用来描述加载效果。输入电阻(探头和示波器)将减少振幅
电路的测试。
这是调查的输入电容,电容和小费。它的价值,但它也取决于输入电容的范围在某种程度上。与更大的电容探针减速系统的响应。
要选择一个探头的输入电压等级适合你会使用的电压水平。探测器是用来处理一个广泛的电压水平,允许他们测量低和高电压。探针的输入电压范围取决于特定的模式和类型的调查。通常,被动探测可以容忍几百伏,而活跃的探针有最大电压等级的范围仅几伏特。
补偿范围也是特定的探测模型,它可调。有一个微调电容器,允许您调整探头的电容。它决定了示波器的探头的兼容性有不同的输入电容水平在规定的范围内。
这些探针构造完全与被动组件和不包含任何活跃的元素,如晶体管或放大器。因此,不需要供电的调查。他们广泛应用于用户友好的性质和成本效益。
增加探针电阻,您只需添加一个电阻探针尖端,将函数作为一个分压器。
这些探测器指定各种衰减的因素,如1 x, 10倍,100倍,1000倍。10 x探测是最常用的。此外,这些探针也可以指定他们的带宽,从100兆赫到500兆赫。建议探测器的带宽至少等于示波器的带宽。
它们的功能依赖于活性成分,如晶体管和放大器,它表现出极其高输入阻抗和低输入电容,通常通过使用场效应晶体管(场效应晶体管)。因此,主动探测需要外部力量的驱动。这让他们能在断电后放大信号的测试电路,有效地减少了负载效应。
此外,活性探针显示出更低的输入电容,使他们能够获得更高的带宽从500兆赫到4 GHz。
主动探测的输入电阻50Ω或1 MΩ,提供一个输入范围被动探测相比要低得多。输入电压范围通常跨越从±0.6±10 v,最大±40 v的电压范围。
这些都是合适的,当你想测量范围广泛的信号振幅。例如切换1和10 x提供双重衰减的选项,这是1和10 x
顾名思义,其目的是为了安全地处理高电压。被动探测能够测量的最大电压400 V - 500 V。另一方面,他们可以处理20000 V的最高评级。它是专门设计来处理电压水平高于标准探测器。
这些都是不同于其他探针在许多方面。就像,
如果你需要测量不同组件的电压电路中一个或多个这些组件不是连接到地面上,你需要做微分测量,为此,你会需要一个微分探针。测量两个信号之间的区别。
微分信号可以测量利用两个单端探头和一个双通道示波器。进行两个独立的、单端测量对地面参考。一旦两个信号被单独测量,使用示波器的数学函数来计算两个信号之间的差异。此法适用于信号与低频率和足够的振幅。
一般利用微分探针在测量高频信号或信号与极低的振幅。他们提供更大的带宽,达到30兆赫,低输入电容(通常小于1 pF),和相对较高的输入电阻(通常大于50 kΩ)。