示波器探頭
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-09-09
示波器探頭的實例教程
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在電子工程領(lǐng)域，示波器探頭作為電路測試與分析的關(guān)鍵工具，其重要性不言而喻。它不僅能夠幫助工程師們快速準(zhǔn)確地捕捉電路中的信號變化，還能夠為故障排查和性能優(yōu)化提供寶貴的數(shù)據(jù)支持。本文將探討示波器探頭的工作原理、類型選擇及其在電路測試與分析中的應(yīng)用。
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一、示波器探頭的工作原理
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示波器探頭的主要作用是將電路中的信號轉(zhuǎn)換為示波器可以處理的電壓信號。它通常由感應(yīng)部分、傳輸線和補償電路組成。感應(yīng)部分負責(zé)捕捉電路中的信號，傳輸線則將信號傳輸至示波器https://www.misumi.com.cn/vona2/el_control/E1700000000/E1704000000/E1704010000/，而補償電路則用于消除傳輸線引入的誤差，確保信號的準(zhǔn)確性。
展開 在使用示波器時，需要對示波器測量通道的耦合方式和輸入阻抗進行設(shè)置，耦合方式有AC和DC兩種，輸入阻抗有1MΩ和50Ω兩種。示波器的探頭種類很多，但是示波器的的匹配永遠只有1M 歐姆或50歐姆兩種選擇，不同種類的探頭需要不同的電阻與之匹配。示波器輸入接口的電路示意圖如下圖所示：
測量普通信號時一般用DC耦合方式，測試電源的紋波/噪聲時需要使用AC耦合方式，示波器接有源探頭時，輸入阻抗會自動切換到50Ω檔位，接無源探頭時需要手動切換到1MΩ檔位。從電壓測量的角度來說，為了減小對被測電路的影響，示波器應(yīng)采用1MΩ的高輸入阻抗，但是由于高阻抗電路的帶寬很容易受到寄生電容的影響。所以 1MΩ的輸入阻抗廣泛應(yīng)用于 500M 帶寬以下的測量。對于更高頻率的測量，通常采用50Ω的傳輸線，所以示波器50歐姆匹配主要用于高頻測量。
為了更好的說明示波器輸入阻抗及寄生電容對測量通道帶寬的影響，示波器寄生電容的等效阻抗為1/2pifc,再低頻時，C的等效阻抗非常大，大部分電流流過R,當(dāng)信號頻率提高，阻抗越來越小，輸入阻抗降低，為了降低寄生電容對示波器輸入阻抗的影響，所以在測試高頻信號時，示波器的輸入阻抗設(shè)置為50歐姆。
衰減信號是用探頭，接上這個探頭，并且用x10檔以后，經(jīng)過探頭到達示波器輸入端的信號幅度衰減到1/10， 并且從探頭輸入端來看，輸入阻抗變?yōu)?0倍，實際上從示波器自己的輸入端來看，輸入阻抗還是原來的，但對于系統(tǒng)（示波器+探頭）來說阻抗增大為10倍。輸入阻抗高會使輸入信號的損失更小，輸入阻抗相當(dāng)于信號的負載，輸入阻抗越高，相當(dāng)于信號的負載越輕。
2、什么時候使用X1和X10?
展開 A圖是使用12GHz的1169A差分探頭和N5381A 12GHz焊接探頭附件的測試結(jié)果，幾乎完全復(fù)現(xiàn)被測信號；
B圖是使用500MHz的無源探頭的測試結(jié)果，顯示的信號完全失真；
C圖是使用12GHz的1169A差分探頭和較長的測試引線的測試結(jié)果，顯示的信號出現(xiàn)很大的過沖；
D圖是使用4GHz的1158A單端探頭和較長的測試引線的測試結(jié)果，顯示的信號幾乎是正弦波，失真較大。
不同探頭附件測試結(jié)果對比
從圖中可見探頭和探頭附件對測試精確度的影響是非常大的，是我們測試高速信號應(yīng)該重點注意的內(nèi)容之一。那我們應(yīng)該如何驗證探頭和探頭附件呢？
驗證探頭和探頭附件需要使用一臺脈沖碼型發(fā)生器（如：81134A，3.35GHz速率，60ps邊沿的脈沖碼型發(fā)生器），如果示波器自帶高速信號輸出功能，也可以使用示波器的這個輔助輸出口代替脈沖碼型發(fā)生器（如：Infiniium示波器的AUX OUT端口可以發(fā)一個高速時鐘：456MHz頻率，約65ps邊沿）。
另外，需要同軸電纜和測試夾具（Infiniium示波器配置的探頭校準(zhǔn)夾具可以作為探頭和探頭附件驗證測試夾具）。測試夾具的外表是地（Ground），里面走線是信號（Signal），如下圖所示。使用時，通過同軸電纜把一端接到脈沖碼型發(fā)生器或示波器的輔助輸出AUX OUT端口，另外一端通過適配器連接到示波器的通道1上。
探頭驗證夾具
然后把被驗證的探頭連接到通道2上，探頭通過探頭附件可以接觸到測試夾具的信號和地（如果是差分探頭，那么把+端連接到測試夾具的信號線，把-端連接到測試夾具的地上）。
展開 那我們應(yīng)該如何驗證探頭和探頭附件呢？
驗證探頭和探頭附件需要使用一臺脈沖碼型發(fā)生器（如:81134A，3.35GHz速率，60ps邊沿的脈沖碼型發(fā)生器），如果示波器自帶高速信號輸出功能，也可以使用示波器的這個輔助輸出口代替脈沖碼型發(fā)生器（如: Infiniium示波器的AUX OUT端口可以發(fā)一個高速時鐘：
456MHz頻率，約65ps邊沿）。
另外，需要同軸電纜和測試夾具（Infiniium示波器配置的探頭校準(zhǔn)夾具可以作為探頭和探頭附件驗證測試夾具）。
測試夾具的外表是地(Ground)，里面走線是信號(Signal)，如下圖所示。
使用時，通過同軸電纜把一端接到脈沖碼型發(fā)生器或示波器的輔助輸出AUX OUT端口，另外一端通過適配器連接到示波器的通道1上。
圖21探頭驗證夾具
然后把被驗證的探頭連接到通道2上，探頭通過探頭附件可以接觸到測試夾具的信號和地（如果是差分探頭，那么把+端連接到測試夾具的信號線，把-端連接到測試夾具的地上）。
1、如果探頭不接觸信號線，則屏幕上會出現(xiàn)一個原始波形，存為參考波形；
2、當(dāng)用探頭探測信號線時，通道1的波形會發(fā)生變化，這個變化后的波形就是被探頭和探頭附件影響后的被測信號；
3、這時，連接探頭的通道2會出現(xiàn)一個波形，這個波形是探頭測試到的波形；
4、通過對比參考波形，通道1的波形，和連接探頭的通道2的波形，就可以直觀的看出或通過測試參數(shù)讀出三者的差別，可以驗證探頭和探頭附件的影響。
展開 A圖是使用12GHz的1169A差分探頭和N5381A 12GHz焊接探頭附件的測試結(jié)果，幾乎完全復(fù)現(xiàn)被測信號；
B圖是使用500MHz的無源探頭的測試結(jié)果，顯示的信號完全失真；
C圖是使用12GHz的1169A差分探頭和較長的測試引線的測試結(jié)果，顯示的信號出現(xiàn)很大的過沖；
D圖是使用4GHz的1158A單端探頭和較長的測試引線的測試結(jié)果，顯示的信號幾乎是正弦波，失真較大。
圖20不同探頭附件測試結(jié)果對比
從圖中可見探頭和探頭附件對測試精確度的影響是非常大的，是我們測試高速信號應(yīng)該重點注意的內(nèi)容之一。那我們應(yīng)該如何驗證探頭和探頭附件呢？
驗證探頭和探頭附件需要使用一臺脈沖碼型發(fā)生器（如:81134A，3.35GHz速率，60ps邊沿的脈沖碼型發(fā)生器），如果示波器自帶高速信號輸出功能，也可以使用示波器的這個輔助輸出口代替脈沖碼型發(fā)生器（如: Infiniium示波器的AUX OUT端口可以發(fā)一個高速時鐘：456MHz頻率，約65ps邊沿）。另外，需要同軸電纜和測試夾具（Infiniium示波器配置的探頭校準(zhǔn)夾具可以作為探頭和探頭附件驗證測試夾具）。測試夾具的外表是地(Ground)，里面走線是信號(Signal)，如下圖所示。使用時，通過同軸電纜把一端接到脈沖碼型發(fā)生器或示波器的輔助輸出AUX OUT端口，另外一端通過適配器連接到示波器的通道1上。
圖21探頭驗證夾具
然后把被驗證的探頭連接到通道2上，探頭通過探頭附件可以接觸到測試夾具的信號和地（如果是差分探頭，那么把+端連接到測試夾具的信號線，把-端連接到測試夾具的地上）。
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示波器探頭的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
示波器探頭的最新內(nèi)容
在選擇示波器探頭時，需要根據(jù)被測電路的特點和測試需求進行綜合考慮。
泰克tds360示波器怎樣設(shè)置語言？
Ctot = CL1 + (CS/2) + Cprobe
CL1：是放大器輸入端的外部電容
CS：是寄生電容
Cprobe：是示波器探頭的電容
這樣，最終驅(qū)動功率DL可以由下式子得出：
DL的測量值一定不能超過由晶體廠家提供的手冊中的DL數(shù)值。
示波器和探頭帶寬均為50MHz。
電機運轉(zhuǎn)時，您可以看到電流隨著換向器的切換而發(fā)生變化。隨著負載的增加，電機轉(zhuǎn)速下降，分流電阻檢測到的電流值變化會以電壓信號變化的形式呈現(xiàn)出來。
如果將運算放大器的電流檢測輸出連接到微控制器板，例如Arduino，就可以實時檢測電機電流，從而幫助您發(fā)現(xiàn)電機鎖定和線圈短路等異常情況。
05 測試小板
還是面包板，在用面包板做一些需要
測試信號的時候，可能示波器探頭鉤子等不好下手，在一塊小的洞洞板上焊接一些
測試環(huán)，就可以方便的進行各種信號測試了。
06 光耦內(nèi)部
大家大概都知道光耦內(nèi)部的組成，但是有親自看過嗎，今天滿足你們，在
精湛的刀工之下，砍的恰到好處，我們可以清晰的看到內(nèi)部的組成。
應(yīng)避免示波器探頭本身干擾所產(chǎn)生的雜訊.
示波器因為有探頭的存在而擴展了示波器的應(yīng)用范圍，使得示波器可以在線測試和分析被測電子電路，如下圖：
示波器探頭的作用
探頭的選擇和使用需要考慮如下兩個方面：
其一：因為探頭有負載效應(yīng)，探頭會直接影響被測信號和被測電路；
其二：探頭是整個示波器測量系統(tǒng)的一部分，會直接影響儀器的信號保真度和測試結(jié)果。
測試可以用示波器的探頭測試上面說的位置，判斷出干擾從何而來。
PWM信號如果是通過低通濾波變成直流控制電壓的話，可以考慮就進做濾波，或者并聯(lián)對地一個小電容，讓PWM的波形變圓，減少高頻分量。
57、[問] 請問，在電路板中，一個ARM或者FPGA經(jīng)常會向外連接很多RAM，F(xiàn)LAH這樣的器件，請問這些主芯片與這些存儲器之間的連線需要注意什么，過孔的數(shù)目有什么限制么？
決定示波器探頭價格的主要因素是什么？
答：示波器的探頭有非常多的種類，不同的性能，比如高壓，差分，有源高速探頭等等，價格也從幾百人民幣到接近一萬美元。價格的主要決定因素當(dāng)然是帶寬和功能。探頭是示波器接觸電路的部分，好的探頭可以提供測試需要的保真度。
c)示波器記錄的不同探頭激光波長的光信號。
