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示波器探头基础入门指南(下)

作者: 时间:2017-02-06 来源:网络 收藏

R&S提供了RT-ZA9的BNC-N转接头方案,它可以将高输入阻抗的R&S有源探头(1MΩ)与频谱仪或接收机相连接,对需要高阻抗测试的DUT进行精准测量。

图5 RT-ZA9转接头示意图

前面介绍过,探头一般含有电阻、容性阻抗和感性阻抗。电阻的负载效应会对信号DC分量测量造成影响,对波形的幅度测量造成误差。容性阻抗对AC分量的测量造成影响,比如会影响(延缓)信号的上升时间。感性阻抗则会对波形测量引入振铃现象。

图6探头负载效应分类

3.2 探头补偿

我们在与电子测量工程师的交流中,经常提到探头补偿的问题。当我们购买示波器后第一次使用时,或者因探头资源紧张而临时拿其他品牌探头使用时,都会涉及到探头补偿问题。

所谓探头补偿是指示波器与探头连接使用时,调整探头的可变电容,在探头与示波器之间进行频率补偿,使频率达到相对稳定的状态。当补偿完成后,具备如下关系式:

Rscope× Cscope= Rprobe× Cprobe

即:为了最大限度地传送信号,示波器的输入电阻和电容必须与探头输出的电阻和电容相匹配,此时探头具有最优信号传送能力。

那么如何进行探头补偿呢?

探头补偿一般针对无源探头而言(有源探头也存在补偿),使用过无缘探头的工程师可能会发现,在无缘探头与示波器接触的一端上有一个小孔,这个小孔内有一个十字旋钮。通过探头自带的螺丝刀小工具即可深入小孔内调节探头的可调电容值。

图7调节无源探头的可调电容值

具体原理如下图所示:

图8通过调节探头可调电容Ccomp来实现探头匹配

探头补偿的步骤如下:

• 连接探头与示波器通道;

• 将探头前端连接至示波器上的探头补偿Π方波信号(一般为1KHz、1V的信号);

• 使用自带小工具调节探头可调电容,使得示波器上显示的方波信号的高低电平部分保持平稳,即实现探头与示波器的匹配。

在调节探头时,示波器上显示的方波信号可能存在以下三种状态:

图9探头欠补偿、过补偿、匹配状态的波形
3.3 谐振效应
在使用探头测量信号上升沿时,把示波器的时基范围调小,一般能看到在上升沿的过冲部分存在振铃现象,即探头带来的谐振效应。

图10探头带来的振铃效应

探头不仅存在阻抗以及寄生电容,还存在寄生电感(特别是在测试高频信号时)。探头是由导线和地线组成的,通常导线及地线越长,电感值就越大。探头上的寄生电感和寄生电容容易形成谐振回路,在输入信号的激励下,在某些频率上产生高频减幅谐振,从而出现振铃现象。

图11振铃现象的产生

如下图所示,探头的输入阻抗会在特定频率fx处达到最小值。

图12探头输入阻抗



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