我們都知道示波器的探頭需要校準(zhǔn)補(bǔ)償，但是不知道做這個(gè)操作的根本原因是什么，看到有篇文章講解的很清楚，貼出來給大家分享下，希望有所幫助！
示波器探頭補(bǔ)償原理.pdf
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示波器輸入電阻 示波器探頭無法將電路信號(hào)送入示波器，咋一想，似乎直接連起來就能用了吧。 但是我們使用萬用表測(cè)量示波器探頭兩端的電阻，居然有將近9M歐姆這么多，如下圖所示: 而我們來看示波器，細(xì)心的朋友們會(huì)發(fā)現(xiàn)在示波器的BNC輸入接口旁邊一般都標(biāo)記有1MΩ的對(duì)地輸入電阻參數(shù)。很多人可能不理解這個(gè)是代表了什么。 其實(shí)，在使用示波器探頭測(cè)量電路的時(shí)候，由于不希望示波器探頭的接入而改變被測(cè)電路本身的工作狀態(tài)，因此示波器探頭一定是高阻的，即輸入阻抗比較大（兆歐級(jí)別）。而示波器是有一定的電壓輸入范圍的，但是不同的測(cè)量場(chǎng)合又會(huì)有不同的電壓，所以示波器探頭會(huì)有不同的衰減比（1X，10X，100X……）。那么最簡(jiǎn)單的信號(hào)衰減實(shí)現(xiàn)就是電阻分壓，如下圖所示： 圖中，R1為示波器探頭上的電阻， Rin為示波器的輸入電阻。一般 Rin = 1MΩ ，100X下為 R1 = 99 MΩ ，10X下 R1 = 9MΩ ，而1X下理論上應(yīng)該為 0Ω ，但實(shí)際上R1約為幾百歐，一般在300歐以內(nèi) 示波器輸入電容 那么按照上面介紹的電阻分壓電路是不是示波器就能用了呢？不是的。 大家都知道，實(shí)際中，任何電路都不是理想電路，或多或少都有寄生參數(shù)。示波器與示波器探頭的接口也不例外。由于示波器接口需要同時(shí)將信號(hào)與GND連接到示波器探頭上（如下圖所示，一般外圈的金屬是GND，可以起到與外部屏蔽的作用，內(nèi)部的金屬為輸入信號(hào)），因此，輸入的信號(hào)和GND之間就形成了電容。無論怎樣改進(jìn)示波器接口的設(shè)計(jì)，都無法消除示波器的輸入電容的寄生參數(shù)。 一般示波器的輸入電容典型值為15pF，14pF，12pF的都有，圖中所示為14pF。 有R又有C，這不就是RC低通濾波器嗎？ 我們算下這個(gè)RC電路的截止頻率。考慮10X的檔位，R1 = 9MΩ，Rin = 1MΩ，Cin = 14pF ， 截止頻率為 這樣一來，凡是高于12.64kHz的信號(hào)都被衰減到不能看了。那么如何解決這個(gè)問題？減小Cin ，不可能，物理的限制就決定了 Cin 必然存在，而且14pF本身已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)小的容值了；減小 R1和 Rin？過小的電阻必然會(huì)對(duì)測(cè)量的電路造成影響。似乎沒有其他的辦法了。但總歸是有聰明人能夠找到解決辦法：補(bǔ)償電容 只要滿足 就能使得在比較高的頻率下，仍然能夠按照正確的10：1的衰減比進(jìn)行信號(hào)的傳輸而不發(fā)生信號(hào)的畸變。 但是新的問題又來了，不同的示波器 Cin不一樣，即便型號(hào)一樣，但是由于制造的參數(shù)不一致問題可能不同的示波器用同一個(gè)探頭就不一定都能滿足上面的比例關(guān)系。那豈不是要針對(duì)每一個(gè)示波器都要去單獨(dú)制造特定的探頭呢？怎么解決通用性問題呢？很簡(jiǎn)單，再增加一個(gè)可變電容。圖中 Cp所示。 這樣一來只需要去調(diào)節(jié)探頭上的可變電容的大小，并從示波器上看波形畸變情況，就可以解決這個(gè)問題。 示波器一般都會(huì)輸出一個(gè)1KHz，5V（或以下）的方波信號(hào)，該信號(hào)用作探頭補(bǔ)償校準(zhǔn)。該信號(hào)常用一個(gè)方波符號(hào)加一個(gè)接地符號(hào)標(biāo)示。我們可以將這個(gè)信號(hào)作為信號(hào)源。啟動(dòng)示波器，按下圖所示，把探頭的BNC接至通道1，另一端接到方波信號(hào)輸出端口。 當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情況時(shí)，說明探頭補(bǔ)償不正確，需要使用“調(diào)節(jié)棒”對(duì)探頭上的補(bǔ)償電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。 用調(diào)節(jié)棒擰動(dòng)探頭螺絲孔內(nèi)的螺絲，調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容，以得到正確波形。 也有的探頭將其設(shè)置在探測(cè)頭一端，如下圖： 所以，當(dāng)示波器更換新探頭或探頭長(zhǎng)時(shí)間未使用時(shí)，我們應(yīng)該對(duì)探頭進(jìn)行補(bǔ)償校準(zhǔn)。 |
