我们往往更关注示波器本身,却忽略了探头的选择。实际上,探头是被测信号和示波器之间的中间环节。如果信号在探头处失真,示波器做得再好也没用。
在实际测试过程中,我们应该选择合适的示波器探头来获得准确的测试结果。探头的性能将直接影响最终的测试结果。如果使用正确,可以实现高性能、高精度的测试。如果使用不当,也会成为高端示波器性能的瓶颈。
一、探针分类
常见的示波器探头有四种:无源探头、有源探头、差分探头和电流探头。
1.无源探测器
衰减无源电压探头是最常用的探头,常见的无源探头带宽都在500MHz以下。大多数低端示波器会标配两个或四个无源探头,这是一个非常方便且相对便宜的探头。高压探头和输电线路探头也属于无源探头的范畴。
2.有源探测器
有源探头具有高输入阻抗和高带宽。有源探头的缺点是成本高,体积大,电源大。
3.差分探头
差分探头分为有源差分探头和高压差分探头。测试高速信号,尤其是差分信号时,只能使用相应的有源差分探头。该有源探头具有低负载效应、信号保真度较高、动态范围大、温漂小的特点。在很多高压信号测试中,一般会用到高压差分探头。
4.电流探针
用示波器测试电流会用到电流探头,常用的电流探头是利用霍尔原理制作的。它通过测量电路周围磁场的变化来获得电流信号。在选择电流探头时,要注意几个主要参数:被测物体的电流、电流频率、交流或DC、钳口的形状和大小、供电方式、接口形式等。
二、探针附件
示波器探头通常会附带一些附件,如色环、调节杆、探头保护帽等。
1.色环
红、黄、绿、蓝四个圆圈是色环。你可以看到,两个蓝色的已经设置在摊位头。这个色环是塑料做的,一端有开口,可以随时取下换成另一种颜色。色环不会影响被测电路,只是起到辅助识别的作用。它用于示波器有多个探头的情况。如下图示波器的探针插座所示,有两种颜色。
如果探头与示波器匹配,你可以发现你的探头已经配有红蓝两色环。你只需要在使用的时候根据相同的颜色找到示波器的插座就可以了。插电不会影响测量电路,但是测量的时候很容易分辨。如果你的探头用坏了,从某宝或者市场买一个,一定要先装上相应的色环来区分探头通道。
2.调整杆
在文章开头的第一张图中,最黑的一条是调节条。在前面,有一个扁平的不锈钢形状的螺丝刀。这个调节杆是螺丝刀,用来调节探头的补偿电容。拿出你的探针,找到螺丝孔。如下图所示,探头补偿电容的调节孔在插座处,有的在探头末端。
什么时候需要调整,调整到什么程度?调整方法:找到示波器的校准信号输出端口,如下图所示。将探头连接到信号输出端口,示波器会显示1KHz方波模式。观察信号波形,并进行调整,直至其正常。
3.探针保护帽
探针挂钩取下后,探针的图片泄露,常用于测试IC的管脚。看探头的探头。当你用它来测量IC的一个管脚时,会不会不小心碰到外围管脚或者使两个管脚短路?此时,探头保护生效。选择合适的探头保护帽并直接戴上。
三、探针校准
当你拿到探头时,你需要先校准它。什么样的探头需要校准?除了非减毒探针(1:1)之外,需要进行校准。校准探头第一次与示波器一起使用时,必须进行校准。当使用不同的台式示波器测量时,必须进行校准。
无源探头的校准:校准补偿电容。用螺丝刀调节无源探头上的校准电容,使其波形尽可能呈矩形,即与示波器匹配良好。
主动探头的校准:校正DC偏移。有源探头包含诸如放大器之类的有源器件,由于温度漂移和其他原因,这些有源器件在不同的环境中会导致不同的DC偏移。使用前,将其插入示波器预热几分钟,然后进行校准。将示波器面板上的1KHz和0.5V信号与探头连接,按下verticalProbe(main),等待几分钟,示波器将自动校准。
电流探针的校准:将探针连接到示波器的通道1,按DEGAVSS 和平衡电流探头上用于校准和零点校准的按钮。零点校准后,装置马显示在示波器的CH1上。
四、注释
不要用手触摸探头;
探头接地靠近被测信号的接地;
将探针接在附近待测的信号引脚上,探针尽量垂直于电路板的PCB面;
测量时,尽量减少探头探针与探头接地形成的回路面积;
探头的接地线不能悬空,只能接在电路板上的接地线上,不能接在电路板的正负电源端子上。
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