示波器探頭的10個誤解-示波器維修

示波器探頭的10個誤解-示波器維修

誤解1.100MHz的“信號",使用100 MHz示波器探頭

示波器探頭帶寬與配合它們使用的示波器帶寬采用相同的方法進行規定，即產品響應的-3dB點。舉例來說，如果使用100 MHz帶寬的探頭測量100 MHz 1Vpp正弦波，那么探頭輸出將顯示正弦波0.7 Vpp的幅度。因此，100 MHz的探頭并不適合測量100 MHz的信號。

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誤解2.只有高帶寬測量才需要有源探頭

有源探頭的低負載是它們最常被忽視的優勢，每當探頭與目標發生接觸時，探頭變成它所測量的電路的一部分。探頭與電路之間的這種緊密接觸效應稱為探頭負載，負載越大，對被測信號帶來的探頭干擾就越多，探頭制造商對探頭的輸入電阻和電容做出了規定,典型的500 MHz無源探頭為并聯10 M?，電容9.5 pf；而典型的1 GHz有源探頭為并聯1 M?，電容1 pf。在直流中，對于被測電路而言，無源探頭看起來像是一個10 M?的對地阻抗，而有源探頭將為1 M?。兩者都是非常大的阻抗,這意味著在低頻率信號上沒有明顯的影響，在較高頻率下，探頭電容將對被測電路產生不利影響。

誤解3.所有示波器探頭的衰減比均為10:1

探頭會使被測信號衰減，這樣呈現給示波器的信號就不會超過示波器的輸入范圍。較大衰減比如10:1、50:1、100:1等，用于測量較高的電壓，而小衰減比如2:1和1:1，適用于較低的電壓。測量系統的噪聲（示波器噪聲加探頭噪聲）會使得探頭衰減比成正比增加。在選擇探頭時，這是一個重要的考慮因素。10:1的無源探頭和1:1的無源探頭都可以用于測量1Vpp的典型信號，但1:1的無源探頭會帶來更有利的信噪比。

誤解4.只需建立穩定的連接即可開始測量

當人們看到示波器探頭所含的眾多連接附件時，可能會產生這一誤解，認為只要簡單地將它們與探頭相連就可以達成測量目標。這些附件旨在為用戶提供方便，使他們能夠簡單、快速地進行定性測量，檢查電源是否通電或者時鐘是否切換。定量測量包括上升時間、周期、過沖等等，在進行定量測量時，最好要去掉附件，采用盡可能短的連接。較長的附件會在探頭的信號路徑添加電感，大大降低它的帶寬，同時增加被測電路的探頭負載。

誤解5.接地就是接地

這一說法不言而喻，但對示波器探頭而言，這可能并不確切。探頭的接地方式會出現錯誤。探頭的接地引線具有電感屬性，它的阻抗隨著頻率的增加而增加。探頭接地引線越長，其電感越大，頻率也越低，在低頻率下阻抗會出現問題。沿著探頭的屏蔽向下返回的電流會遇到此阻抗。這會使得探頭帶寬降低，造成可觀察到的信號振鈴。此外，接地引線越長，引線造成的環路越大，它也變成拾取雜散噪聲的更大天線。最好是始終采用盡可能短的接地連接。

誤解6.使用電流探頭和電壓探頭測量功率

功率=電壓*電流，因此，上述觀點似乎合理。實際上，它的錯誤在于，這個說法不完整。為了使用示波器準確地測量功率，電壓探頭和電流探頭需要進行偏差校正。電壓探頭和電流探頭的電氣長度通常不一樣。這是由電纜長度和設備延遲所造成，使得兩個探頭的信號在不同的時間到達示波器。其結果是，對于像切換模式電源這樣的系統而言，電壓和電流動態變化，導致電壓乘以電流的乘積不正確。對探頭進行偏差校正可以去除兩個探頭之間的信號傳輸時間差異并糾正錯誤。

誤解7.使用隔直/交流耦合來消除直流

很多時候，待分析的有用信號是交流信號，位于相對較大的直流信號頂部。測量直流電源的紋波和噪聲就是一個常見的例子。“老派"的方法是將一個大電容與探頭串聯，隔離掉直流分量，使信號能夠在屏幕上居中，并放大用于分析。另一種更好的方法是利用具有“探頭偏置"能力的探頭，如N7020A電源探頭。探頭偏置位于示波器和探頭向探頭內注入調零電壓之處，最好位于探頭的大電阻值探針電阻器后方。使用探頭偏置的優勢是只消除了直流。使用隔直時，低頻內容也被濾除。在直流電源上測量紋波和噪聲時，隔直可以濾除低頻電源漂移和供電變化。探頭偏置的另一個優勢是，用戶調整接入偏置，示波器知道消除了多少直流，并能顯示此信息，以及在運算或自動測量中使用。

誤解8.不要把示波器探頭放在溫箱內

曾幾何時，這種說法并沒有錯誤。但是，現在有多種高溫選項提供給用戶。例如，是德科技提供一系列電壓和電流探頭，可以在溫箱內使用，其工作溫度范圍為-50°C到+150°C。除了高溫能力之外，這些探頭還具有更長的電纜，這樣他們可以溫箱內部連接到測試設備所在的溫箱外部。

誤解9.電流探測器在測量“小"電流時不起作用

許多示波器電流探頭用戶在試圖測量小電流（1-50mA）時曾有過不愉快經歷，他們發現不同測量的電流探頭偏差比被測電流大。這是由于多種因素造成的，如穿過探頭的引線的位置變化、探頭的熱漂移、殘余磁化強度或用于測量電流的導線環路中的外部信號耦合。針對非常小的電流（uA及以下）的測量，有一種新型的電流探頭，如N2820A高靈敏度電流探頭。這種探頭沒有采用之前的磁場感應方法，而是依賴歐姆定律。這種差分電壓探頭能測量由1m?到1M?的感應電阻器的電壓，并在示波器上顯示電流測量結果。

誤解10.驅動示波器的同時不能使用兩個探頭

有一份來自探頭制造商的產品介紹還沒有進行公開，這份產品介紹關乎探頭支架和探頭定位器，因此往往被忽視。這些方便的附件可以為用戶提供協助，使得用戶能在探測多個位置的同時操作示波器。它們具有不同的復雜性，有些是簡單的雙腳架，與探頭相連形成穩定的三腳架，探頭成為第三只“腳"；有些是具有多軸、可無限定位的支架，位于能對水平目標和垂直目標進行探測的方位。