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            示波器探頭基礎(chǔ)入門指南(下)

            作者: 時(shí)間:2017-02-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            R&S提供了RT-ZA9的BNC-N轉(zhuǎn)接頭方案,它可以將高輸入阻抗的R&S有源探頭(1M?)與頻譜儀或接收機(jī)相連接,對(duì)需要高阻抗測(cè)試的DUT進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。

            圖5 RT-ZA9轉(zhuǎn)接頭示意圖

            前面介紹過,探頭一般含有電阻、容性阻抗和感性阻抗。電阻的負(fù)載效應(yīng)會(huì)對(duì)信號(hào)DC分量測(cè)量造成影響,對(duì)波形的幅度測(cè)量造成誤差。容性阻抗對(duì)AC分量的測(cè)量造成影響,比如會(huì)影響(延緩)信號(hào)的上升時(shí)間。感性阻抗則會(huì)對(duì)波形測(cè)量引入振鈴現(xiàn)象。

            圖6探頭負(fù)載效應(yīng)分類

            3.2 探頭補(bǔ)償

            我們?cè)谂c電子測(cè)量工程師的交流中,經(jīng)常提到探頭補(bǔ)償?shù)膯栴}。當(dāng)我們購(gòu)買示波器后第一次使用時(shí),或者因探頭資源緊張而臨時(shí)拿其他品牌探頭使用時(shí),都會(huì)涉及到探頭補(bǔ)償問題。

            所謂探頭補(bǔ)償是指示波器與探頭連接使用時(shí),調(diào)整探頭的可變電容,在探頭與示波器之間進(jìn)行頻率補(bǔ)償,使頻率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)補(bǔ)償完成后,具備如下關(guān)系式:

            Rscope× Cscope= Rprobe× Cprobe

            即:為了最大限度地傳送信號(hào),示波器的輸入電阻和電容必須與探頭輸出的電阻和電容相匹配,此時(shí)探頭具有最優(yōu)信號(hào)傳送能力。

            那么如何進(jìn)行探頭補(bǔ)償呢?

            探頭補(bǔ)償一般針對(duì)無源探頭而言(有源探頭也存在補(bǔ)償),使用過無緣探頭的工程師可能會(huì)發(fā)現(xiàn),在無緣探頭與示波器接觸的一端上有一個(gè)小孔,這個(gè)小孔內(nèi)有一個(gè)十字旋鈕。通過探頭自帶的螺絲刀小工具即可深入小孔內(nèi)調(diào)節(jié)探頭的可調(diào)電容值。

            圖7調(diào)節(jié)無源探頭的可調(diào)電容值

            具體原理如下圖所示:

            圖8通過調(diào)節(jié)探頭可調(diào)電容Ccomp來實(shí)現(xiàn)探頭匹配

            探頭補(bǔ)償?shù)牟襟E如下:

            • 連接探頭與示波器通道;

            • 將探頭前端連接至示波器上的探頭補(bǔ)償Π方波信號(hào)(一般為1KHz、1V的信號(hào));

            • 使用自帶小工具調(diào)節(jié)探頭可調(diào)電容,使得示波器上顯示的方波信號(hào)的高低電平部分保持平穩(wěn),即實(shí)現(xiàn)探頭與示波器的匹配。

            在調(diào)節(jié)探頭時(shí),示波器上顯示的方波信號(hào)可能存在以下三種狀態(tài):

            圖9探頭欠補(bǔ)償、過補(bǔ)償、匹配狀態(tài)的波形
            3.3 諧振效應(yīng)
            在使用探頭測(cè)量信號(hào)上升沿時(shí),把示波器的時(shí)基范圍調(diào)小,一般能看到在上升沿的過沖部分存在振鈴現(xiàn)象,即探頭帶來的諧振效應(yīng)。

            圖10探頭帶來的振鈴效應(yīng)

            探頭不僅存在阻抗以及寄生電容,還存在寄生電感(特別是在測(cè)試高頻信號(hào)時(shí))。探頭是由導(dǎo)線和地線組成的,通常導(dǎo)線及地線越長(zhǎng),電感值就越大。探頭上的寄生電感和寄生電容容易形成諧振回路,在輸入信號(hào)的激勵(lì)下,在某些頻率上產(chǎn)生高頻減幅諧振,從而出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象。

            圖11振鈴現(xiàn)象的產(chǎn)生

            如下圖所示,探頭的輸入阻抗會(huì)在特定頻率fx處達(dá)到最小值。

            圖12探頭輸入阻抗



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