泰克示波器-探头测量质量的关键环节之探头基础介绍
- 作者:admin
- 时间:2020-03-13 10:16
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探头对于示波器测量是非常关键的,为了理解其重要性,把探头从示波器断开,并且尝试测量,我们知道这是不可能的,必须使用一种探头作为电路连接,这些探头连接于被测信号与示波器输入通道之间。探头对于示波器测量是非常重要的,另外探头对于测量质量也是非常关键的。把一个探头连结到一个电路可能影响电路的运行,并且,归根结底,示波器也只是能够显示和测量探头传送回来的输入信号。因此,探头对于被测回路,必须有小的影响,同时对想要测量地信号应保证足够的保真度。如果探头不能保持信号
的保真度,如果它以任何方式改变信号或改变一个电路的动作,示波器将显示实际信号的一个畸变的型式。其结果会导致出错的或者误导的测量。实质上,探头是示波器测量链的第一个链环。并且这个测量链环的强度同依赖示波器一样依赖于探头。应用一个不适当的或者不良的探头会削弱这第一个链环,并终影响整个测量链路的质量。
--探头是什么?
第一步,让我们确定示波器探头是什么。从本质上讲,探头是在一个测试点或信号源和一台示波器之间做的物理及电路的连接。依据你的测量需求,这个连接能象一段电线一样简单或者会非常的精密复杂,例如一根有源差分探头。从这一点,我们可以充分地说,示波器探头是的把信号源连结到示波器的输入通道的一种设备或电路网络。

使用一台示波器进行测量时,你应首先在物理上将探头置于测试点。若要使这成为可能,绝大多数探头须有至少一、两米的与他们连接的电缆线。在进行电路测量时,这段电缆线的存在使示波器可以放置于手推车的固定位置或者工作台上,而探头可以在各个测试点之间移动。然而对这种便利是有所折衷的,探头电缆线减小了探头的带宽。电缆线越长,减小的越大。除了电缆线的长度,大多数探头也有一个探头头,或者说手柄,其上有一个探头尖。探头头使你能够手持探头从而操纵探头尖与测试点接触,通常,这个探
头尖以弹簧钩的形式把探头连接附着于测试点上。在物理上把探头附着于测试点也在探头尖和示波器输入端之间建立了一个电路连接。为了得到可用的测量结果,把探头附着于一个电路必须让它对电路动作具有小的影响,并且通过探头尖传送的信号必须有足够的信号保真度,信号通过探头及线缆到达示波器的输入端。这三个问题 -- 物理的附着,对电路动作的小影响,足够的信号保真度-共同成为选择合适的探头的主要因素。由于探头的影响并且由于信号保真度是一个更加复杂的论题,因此这份教材的大部分内容将讨论这些问题。然而,物理的连接问题也不应该被忽略。在把一个探头连结到一个测试点的难点在于它会经常引起探头减小信号保真度的探测操作。
的保真度,如果它以任何方式改变信号或改变一个电路的动作,示波器将显示实际信号的一个畸变的型式。其结果会导致出错的或者误导的测量。实质上,探头是示波器测量链的第一个链环。并且这个测量链环的强度同依赖示波器一样依赖于探头。应用一个不适当的或者不良的探头会削弱这第一个链环,并终影响整个测量链路的质量。
--探头是什么?
第一步,让我们确定示波器探头是什么。从本质上讲,探头是在一个测试点或信号源和一台示波器之间做的物理及电路的连接。依据你的测量需求,这个连接能象一段电线一样简单或者会非常的精密复杂,例如一根有源差分探头。从这一点,我们可以充分地说,示波器探头是的把信号源连结到示波器的输入通道的一种设备或电路网络。

使用一台示波器进行测量时,你应首先在物理上将探头置于测试点。若要使这成为可能,绝大多数探头须有至少一、两米的与他们连接的电缆线。在进行电路测量时,这段电缆线的存在使示波器可以放置于手推车的固定位置或者工作台上,而探头可以在各个测试点之间移动。然而对这种便利是有所折衷的,探头电缆线减小了探头的带宽。电缆线越长,减小的越大。除了电缆线的长度,大多数探头也有一个探头头,或者说手柄,其上有一个探头尖。探头头使你能够手持探头从而操纵探头尖与测试点接触,通常,这个探
头尖以弹簧钩的形式把探头连接附着于测试点上。在物理上把探头附着于测试点也在探头尖和示波器输入端之间建立了一个电路连接。为了得到可用的测量结果,把探头附着于一个电路必须让它对电路动作具有小的影响,并且通过探头尖传送的信号必须有足够的信号保真度,信号通过探头及线缆到达示波器的输入端。这三个问题 -- 物理的附着,对电路动作的小影响,足够的信号保真度-共同成为选择合适的探头的主要因素。由于探头的影响并且由于信号保真度是一个更加复杂的论题,因此这份教材的大部分内容将讨论这些问题。然而,物理的连接问题也不应该被忽略。在把一个探头连结到一个测试点的难点在于它会经常引起探头减小信号保真度的探测操作。
--理想的探头
在理想世界中,理想的探头将提供下列关键的属性:
连接简单和便利
绝对的信号保真度
零信号源极负载
完全的噪音抗扰性
*绝对信号保真度。理想的探头应该忠实地将信号从探头尖传送到示波器输入端。换句话说,探头尖处的原有信号应当被忠实地复制到示波器输入端。 对于绝对保真度,探头电路从尖端到示波器输入,必须具有零衰减,无限带宽、跨越所有频率的线性相位。这些理想的需求事实上不可能完成,他们也是不切实际的。例如,当你处理音频信号时,并不需要无限带宽的探头,也不需要那样的示波器。500MHz就能覆盖大多的数字信号、TV、和其他的一些典型的示波器应用。这时理想示波器也是不需要的,在给定的操作带宽之内,绝对的信号保真度是终理想的状态。
*零信号源负载。电路被测试之后,测试点可认为或模拟为一个信号源。任何外部的设备,例如一个探头,被接入测试点,都可看作在测试点之后信号源上附加的负载。外部的设备从电路(信号源)提取信号的同时,外部设备也充当负载。这个载入过程,或者说信号的提取,在测试点后改变了电路的动作,并且因此改变了在测试点处被看到的信号。一根理想的探头导致了零信号负载。换句话说,它不从信号源分流任何信号电流。这就是说,对于零电流分流,探头必须具 有无限的阻抗,实质上它是一个开环电路接入测试点。在实际情况中,具有负载零信号源的探头是没有的。因为一个
*零信号源负载。电路被测试之后,测试点可认为或模拟为一个信号源。任何外部的设备,例如一个探头,被接入测试点,都可看作在测试点之后信号源上附加的负载。外部的设备从电路(信号源)提取信号的同时,外部设备也充当负载。这个载入过程,或者说信号的提取,在测试点后改变了电路的动作,并且因此改变了在测试点处被看到的信号。一根理想的探头导致了零信号负载。换句话说,它不从信号源分流任何信号电流。这就是说,对于零电流分流,探头必须具 有无限的阻抗,实质上它是一个开环电路接入测试点。在实际情况中,具有负载零信号源的探头是没有的。因为一个
探头必须分流信号电流的微小数量以便在示波器输入端显示信号电压。因此,当使用一个探头时,对负载的信号源有要求。目标应当是通过选择适当的探头来减小载入量。
*完全噪音抗扰性。荧光灯和电扇电机只是两种在我们环境中的噪音源。这些源能感应到附近电路及电缆线之上,导致噪音被加入到信号。因为噪音的易感应性,简单的一条电线不应是示波器探头的理想选择。理想的示波器探头对所有的噪音源具有完全的抗扰性。因此,送到示波器的信号与在测试点处相比,信号中没有更多的干扰。然而噪音(干扰)却在小信号测量时依然是个问题。特别的是,在应用不同的测量方法时,共模干扰问题常常出现,这将在以后的文章中论述。
*完全噪音抗扰性。荧光灯和电扇电机只是两种在我们环境中的噪音源。这些源能感应到附近电路及电缆线之上,导致噪音被加入到信号。因为噪音的易感应性,简单的一条电线不应是示波器探头的理想选择。理想的示波器探头对所有的噪音源具有完全的抗扰性。因此,送到示波器的信号与在测试点处相比,信号中没有更多的干扰。然而噪音(干扰)却在小信号测量时依然是个问题。特别的是,在应用不同的测量方法时,共模干扰问题常常出现,这将在以后的文章中论述。