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運(yùn)用一些簡單提示和技巧可以顯著改善示波器測量結(jié)果
2012-11-19
盡管其中有些方法看上去很基本，然而令人感到驚訝的是，它們卻常常被人們忽略。
帶寬
為了精確地測量頻率響應(yīng)和快速上升沿，.示波器和探頭必須具有足夠的帶寬。一個好的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則是示波器和探頭(探頭也有帶寬限制)的帶寬應(yīng)該是被測信號最高頻率的3~5倍。-3dB 帶寬衰減會引入30%的幅度測量誤差，因此示波器和探頭的帶寬越寬越好。
兼容性
有一種情況非常普遍，人們使用X公司生產(chǎn)的示波器卻配Y公司生產(chǎn)的探頭進(jìn)行測量。事實(shí)上，示波器和探頭并不總是可互換或可兼容的。最好的做法是使用同一家公司生產(chǎn)的示波器和探頭，從而排除任何潛在的沖突問題。
校準(zhǔn)
在使用示波器進(jìn)行測量時最容易忽視的步驟之一是校準(zhǔn)。校準(zhǔn)是一種簡單易行的方法，可以確保您的每次測量都是從頭開始，不受上次測量的影響。在開始測量前應(yīng)該進(jìn)行手動校準(zhǔn)，如果示波器帶有自校準(zhǔn)功能，您在測量前應(yīng)該運(yùn)行這個功能。欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償?shù)奶筋^會引入幅度、上升時間和被測信號波形失真測量的嚴(yán)重誤差。
探頭
為具體的測量任務(wù)選用合適的探頭總會得到最好的測量結(jié)果。通常，對于通用測量，10:1探頭就足夠了;但對于低幅度信號測量，您可能要考慮使用1:1 探頭。在進(jìn)行高速測量時，應(yīng)該著重考慮探頭電容。具有大電容值的探頭會減緩上升和下降沿，而且在檢測某些器件(例如高速運(yùn)放)的輸入或輸出端時，甚至?xí)疬@些器件產(chǎn)生振蕩。因此，測量高速電路的另外一點(diǎn)考慮是使用有源FET 探頭。有源探頭通常具有較低的觸點(diǎn)電容(通常為幾個pF)和極高的阻抗，因此有源探頭對任何被測節(jié)點(diǎn)都呈現(xiàn)極小的負(fù)載。
探頭接地
在進(jìn)行高速測量時，可能犯的最大錯誤是使用探頭接地夾，造成示波器探頭問題。使用接地夾相當(dāng)于在接地路徑中加入了一個串聯(lián)電感。這個串聯(lián)電感和探頭電容共同作用，就會引入振蕩和過沖。最好的接地連接方法是使用探頭內(nèi)部的接地屏蔽網(wǎng)，只是您得拆開探頭。不過，這不難做到。首先，從探頭探針上松開塑料外皮，把它從探頭上褪下。這時探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)就露出來了。然后，把接地夾從探頭上取下，就完成了?，F(xiàn)在可以進(jìn)行測量了，簡單地測一個節(jié)點(diǎn)，將探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)接到最接近的被測電路接地點(diǎn)。這種方法可以排除任何串聯(lián)電感，幾乎消除了所有的振蕩和過沖。如果您找不到最接近的接地點(diǎn)，就將一段總線在示波器探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)上繞幾圈，然后再接地。您可以使用幾乎所有的小金屬物件來做接地連接，我使用過改錐、紙夾和鑷子。我最喜歡用的是鑷子，因?yàn)殍囎拥募舛丝梢源恋浇拥仄矫嫔?，也能插到PCB板的元件密集區(qū)域內(nèi)。
差分測量
在進(jìn)行時差或傳輸延遲的測量時，請確保使用的是同樣長度的兩個探頭。電纜的傳輸延遲大約為1.5 ns/ft 。電纜長度不一樣會給你帶來麻煩。例如，使用一根3 英尺和一根6 英尺長的電纜示波器探頭測量傳輸延遲，電纜長度差會造成大約 4.5 納秒(ns )的誤差，當(dāng)要分辨以1 ns為單位的測量時，這是相當(dāng)大的誤差。
帶寬
為了精確地測量頻率響應(yīng)和快速上升沿，.示波器和探頭必須具有足夠的帶寬。一個好的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則是示波器和探頭(探頭也有帶寬限制)的帶寬應(yīng)該是被測信號最高頻率的3~5倍。-3dB 帶寬衰減會引入30%的幅度測量誤差，因此示波器和探頭的帶寬越寬越好。
兼容性
有一種情況非常普遍，人們使用X公司生產(chǎn)的示波器卻配Y公司生產(chǎn)的探頭進(jìn)行測量。事實(shí)上，示波器和探頭并不總是可互換或可兼容的。最好的做法是使用同一家公司生產(chǎn)的示波器和探頭，從而排除任何潛在的沖突問題。
校準(zhǔn)
在使用示波器進(jìn)行測量時最容易忽視的步驟之一是校準(zhǔn)。校準(zhǔn)是一種簡單易行的方法，可以確保您的每次測量都是從頭開始，不受上次測量的影響。在開始測量前應(yīng)該進(jìn)行手動校準(zhǔn)，如果示波器帶有自校準(zhǔn)功能，您在測量前應(yīng)該運(yùn)行這個功能。欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償?shù)奶筋^會引入幅度、上升時間和被測信號波形失真測量的嚴(yán)重誤差。
探頭
為具體的測量任務(wù)選用合適的探頭總會得到最好的測量結(jié)果。通常，對于通用測量，10:1探頭就足夠了;但對于低幅度信號測量，您可能要考慮使用1:1 探頭。在進(jìn)行高速測量時，應(yīng)該著重考慮探頭電容。具有大電容值的探頭會減緩上升和下降沿，而且在檢測某些器件(例如高速運(yùn)放)的輸入或輸出端時，甚至?xí)疬@些器件產(chǎn)生振蕩。因此，測量高速電路的另外一點(diǎn)考慮是使用有源FET 探頭。有源探頭通常具有較低的觸點(diǎn)電容(通常為幾個pF)和極高的阻抗，因此有源探頭對任何被測節(jié)點(diǎn)都呈現(xiàn)極小的負(fù)載。
探頭接地
在進(jìn)行高速測量時，可能犯的最大錯誤是使用探頭接地夾，造成示波器探頭問題。使用接地夾相當(dāng)于在接地路徑中加入了一個串聯(lián)電感。這個串聯(lián)電感和探頭電容共同作用，就會引入振蕩和過沖。最好的接地連接方法是使用探頭內(nèi)部的接地屏蔽網(wǎng)，只是您得拆開探頭。不過，這不難做到。首先，從探頭探針上松開塑料外皮，把它從探頭上褪下。這時探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)就露出來了。然后，把接地夾從探頭上取下，就完成了?，F(xiàn)在可以進(jìn)行測量了，簡單地測一個節(jié)點(diǎn)，將探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)接到最接近的被測電路接地點(diǎn)。這種方法可以排除任何串聯(lián)電感，幾乎消除了所有的振蕩和過沖。如果您找不到最接近的接地點(diǎn)，就將一段總線在示波器探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)上繞幾圈，然后再接地。您可以使用幾乎所有的小金屬物件來做接地連接，我使用過改錐、紙夾和鑷子。我最喜歡用的是鑷子，因?yàn)殍囎拥募舛丝梢源恋浇拥仄矫嫔?，也能插到PCB板的元件密集區(qū)域內(nèi)。
差分測量
在進(jìn)行時差或傳輸延遲的測量時，請確保使用的是同樣長度的兩個探頭。電纜的傳輸延遲大約為1.5 ns/ft 。電纜長度不一樣會給你帶來麻煩。例如，使用一根3 英尺和一根6 英尺長的電纜示波器探頭測量傳輸延遲，電纜長度差會造成大約 4.5 納秒(ns )的誤差，當(dāng)要分辨以1 ns為單位的測量時，這是相當(dāng)大的誤差。
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