选择适当探头-提高示波器探测能力

探测技术对高质量的示波器测量非常重要 —— 探头通常是示波器测量链的第一个环节。如果探头性能不足，则会在示波器上看到失真信号或误导信号。选择合适的探头进行可靠测量是测试应用的第一步。

如何使用探头也会影响精确测量的执行能力和有用的测量结果。PRBTEK帮助工程师选择己的应用选择合适的探头，提高示波器探测能力，避免最常见的探测陷阱。

首先，选择被动或主动探头

对于低于600MHz被动高阻抗探头是中低频测量的好选择。这些探头坚固耐用，价格经济，超过300V宽动态范围和高输入阻抗，与示波器输入阻抗相匹配。然而，与低阻抗被动探头或主动探头相比，被动探头具有较高的电容负载和较低的频宽。总之，高阻抗被动探头是绝大多数类比或数位电路通用除错和故障诊断的绝佳选择。

在宽频范围内(大于600MHz）对于需要精确测量的高频应用，最好选择主动探头。主动探头的价格高于被动探头，输入电压有限，但其电容负载显著降低，因此可以更准确地观察快速信号。

二、使用双探头检查探头负载

在检测电路之前，先将探针连接到电路上的一点，然后将第二个探头连接到同一点。理想情况下，信号没有变化。如果信号发生变化，则由探头负载引起。

理想情况下，示波器采用无扰线（无限输入电阻、零电容和零电感）连接到待测电路，可以准确复制待测信号。但在现实世界中，探头是测量的一部分，它将载入电路。

要检查探头的负载效应，首先将探头连接到待测电路或已知步进信号，另一端连接到示波器的输入端。观察示波器显示屏上的轨迹，然后保存，然后在显示屏上调用，以保留显示屏上的轨迹进行比较。然后，将另一个相同类型的探头连接到同一探测点，观察使用两个探头进行探测时原始线的变化。为了更好地进行探测，可能需要调整探测，或使用低负荷探头。

三、使用前的探头补偿

大多数探头在设计时都与特定示波器型号的输入相匹配。然而，每个示波器之间也有一些差异，甚至在同一示波器的不同输入通道之间。因此，在将探头连接到示波器的输入端之前，必须确保检查探头补偿，因为探头可能已经调整，以匹配不同的输入。

为了解决这个问题，大多数被动探头使用内部建筑补偿RC分压器网络。探头补偿是调整RC为了保持探头在额定频宽上的衰减率，分压器的过程。

如果示波器能自动补偿探头的性能，使用它将非常有用。否则，可以使用手动补偿来调整探头的可变电容器。大多数示波器可以在前面板上提供方波三维信号来补偿探头。

四、低电流测量秘诀

随着电池供电设备和集成电路越来越重视环境保护和高效率，工程师迫切需要高灵敏度的低电平电流测量能力，以确保电流消耗在可接受的范围内。精确测量功耗的主要应用是无线移动设备和消费电子产品。

为了尽量延长电池的使用时间，工程师需要最大限度降低产品在整个使用寿命中的功耗。功率定义为P＝V×I。在电源电压固定不变的情况下，降低设备功耗的主要方法是降低设备的平均电流消耗。

测量电池供电行动设备的电流消耗，主要挑战是电流信号的动态范围非常广。移动设备通常需要在活动状态和闲置或待机电流模式之间来回切换。然而，这种方法不适合测量从不到1毫安培快速到几安培的小电流， 由于钳形电流探头的动态范围和灵敏度非常有限，只有几毫安培。此外，为了获得更准确的测量，工程师必须不定期消磁探头，以消除探头核心的残余磁性，并补偿钳形电流探头的直流偏置。

五、使用差动探头测量安全浮动点

示波器用户通常需要进行浮动点测量。在此测量中，任何测量点都不能潜在接地。当测量标准示波器时，探头连接到信号点，探针接地线连接到电路接地。此时，示波器实际测量测试点与接地之间的信号差。

大多数示波器接地其信号BNC介质外壳）连接到保护接地系统。此举可以使示波器上的所有信号都有一个共同的连接点。基本上，所有的示波器都相对于「接地」来说的。

本质上，将接地连接器连接到任何浮动点都可以接地探测点，这通常会导致尖峰或电路故障。那么如何处理这个浮动点测量问题呢？目前，有一个非常流行但不可取的解决方案，即AB该技术使用两个单端探头和示波器的操作函数来测量浮动点。

六、共模抑制可能会影响测量质量

最容易被误解的问题之一是共模抑制可能会影响测量质量。无论是单端探头还是差动探头，都值得将两个探头连接到待测对象的接地，然后观察屏幕上是否有信号显示。

如果有信号显示，信号显示缺乏共模抑制造成的信号受到影响。从待测物体的接地流过探头接地，直到探头电缆覆盖，测量由源头而非信号引起的共模杂讯电流。共模噪声源可在待测物体内部或外部，如电源线杂讯EMI或ESD电流。单端探头的长接地引线可能会使问题非常明显。缺乏共模抑制往往会影响单端探头。差动主动探头通常可以提供更高的共模抑制比dB（10000:1）。

检查探头耦合

将探头连接到信号时，用手抓住探头电缆并绕圈移动。如果屏幕上的波形发生严重变化，说明能量已经耦合到探头罩上，产生了这种变化。通过使用探头电缆上的磁芯来降低电缆覆盖的共模杂讯电流，可能有助于提高精度。探头电缆上的磁芯与导体中的电阻并联产生一系列阻抗。增加探头电缆的磁芯对信号几乎没有影响，因为信号通过中心导体的核心，并沿着屏蔽的核心返回，因此没有净信号电流通过核心。

因此，电缆磁芯的位置非常重要。尽量在示波器一端安装磁芯，以方便起见。这将使探头更轻、更容易操作。然而，当磁芯安装在电缆的探头介面端时，磁芯的有效性将大大降低。减少单端探头接地引线的长度 使用差动探头是最有效的措施。许多用户无法理解探头电缆环境的变化会导致测量结果的变化，特别是在实施高频测量时，会导致测量可重复性和测量质量的下降。

八、阻尼谐振

探头的性能受到探头连接的高度影响。由于设计中信号速度的提高，在连接示波器探头时可能会发现更多的过度冲击、振荡和其他扰动。探头将在与元件的连接位置形成谐振电路。如果谐振位于示波器探头的频率宽度内，则很难确定电路或探头的测量扰动。

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