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標題: 示波器測量是否精準，探頭的選擇與設置至關的重要 [打印本頁]

作者: PRBTEK 時間: 2021-9-28 16:13
標題: 示波器測量是否精準，探頭的選擇與設置至關的重要

探頭的作用至關重要，為實現測量的最優結果，必須進行折中，特別是在進行高精度測量時。有時示波器標配的無源探頭并不是實現最佳精度的解決方案。

1、選擇適當衰減比的探頭。最大限度地降低衰減，使信噪比達到最優。在精確測量中，非常重要的一點使信號幅度達到最大，同時使外部噪聲達到最小。探頭選擇是關鍵的第一步。

電壓探頭與示波器的輸入阻抗構成電壓分路器（如1X、10X、100X），會衰減輸入信號。1X探頭不會降低或衰減信號，10X探頭則會把輸入信號降低到原始信號幅度的1/10。示波器通過放大信號來補償這種衰減，遺憾的是，示波器也會放大探頭引入的任何噪聲。從信噪比角度來看，最優探頭應該沒有衰減或衰減很低的。

TPP0502高阻抗無源探頭提供了500 MHz帶寬，但只有2倍衰減

2、使用短地線。最大限度地降低噪聲耦合。所有電壓測量都是相對于參考源進行的，這個參考源通常是“接地”。準確的測量，特別是低壓測量，尤其依賴到參考電壓的低阻抗路徑。為使信號失真和引入噪聲達到最小，使用的接地線應盡量短。

盡管標準無源探頭上的長地線會方便連接信號，但地線電感會與輸入電容諧振，在快速邊沿上導致振鈴。由探頭尖端和地線構成的大環路面積會把噪聲磁耦合到信號中。此外，地線的感性電抗與開關器件等噪聲源接近，會把噪聲耦合到信號中。最好的解決方案是最大限度地縮短地線長度，并盡可能接近信號端，把它連接到參考點上（如果條件允許建議使用接地彈簧）。

3、使用探頭的硬件濾波。當選擇某些有源探頭時可以選擇性使用內置探頭濾波器降低噪聲。許多有源差分電壓探頭或電流探頭標配帶寬濾波功能。有時為靈活起見，探頭機身內置的帶寬濾波功能提供了多種帶寬設置。

在某些情況下，在選擇其中一個帶寬濾波器時，探頭會與示波器通信，另外還會在示波器前端打開硬件濾波功能。這進一步降低了系統噪聲，有助于提高系統的信噪比。濾掉不想要的噪聲可以查看進一步細節，獲得更高的測量分辨率。

左側AC+DC信號。右側去掉了DC分量，成比例縮放AC分量，以改善分辨率

4、使用探頭的DC偏置來測試小的AC信號。在涉及大電壓時，人身安全及設備可靠性至關重要，以便檢驗最大電壓完全落在測試系統的“絕對”或“非破壞”最大輸入指標內。此外，為準確測量，非常重要的一點是信號要保持在標稱工作范圍內（如有源探頭的線性范圍或動態范圍內）

如果說接近低電平的小信號測量極具挑戰性，那么測量位于大DC電壓信號上的低壓AC信號的難度則要大得多。在電源上進行紋波測量是這種應用的常見實例。進行DC 偏置可能會涉及探頭設置以及示波器前端設置。在DC 偏置上測量低電壓信號最簡單的技術是使用參考地電平的探頭采集整個信號，然后測量AC分量 (圖10左圖)。DC偏置技術不允許AC、信號測量全面利用測量系統的動態范圍，信噪比會很差。

總結：

隨著電力電子技術，新材料及器件技術的高速發展，當今工程師面臨著，更快，更小，更復雜信號的調試挑戰。更加準確的測試不僅僅體現在測試設備本身的硬件指標，還要考慮整體的測試系統的性能。

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