優化示波器測量的技巧
發布時間:2011-03-11
中心議題:
suiranjinxingjingquedegaosushiboqiceliangkenengjuyoutiaozhanxing,danshiyunyongyixiejiandantishihejiqiaokeyixianzhugaishanceliangjieguo。benwenshoujileyixierongyishishidefangfa,keyiquebaonindemeicishiyuceliangdounenggoukuaisuzhunquedidedaojieguo。jinguanqizhongyouxiefangfakanshangquhenjiben,ranerlingrengandaojingyadeshi,tamenquechangchangbeirenmenhulve。
帶寬
為了精確地測量頻率響應和快速上升沿,示波器和探頭必須具有足夠的帶寬。一個好的經驗規則是示波器和探頭(探頭也有帶寬限製)的帶寬應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公司生產的示波器卻配Y公gong司si生sheng產chan的de探tan頭tou進jin行xing測ce量liang。事shi實shi上shang,示shi波bo器qi和he探tan頭tou並bing不bu總zong是shi可ke互hu換huan或huo可ke兼jian容rong的de。最zui好hao的de做zuo法fa是shi使shi用yong同tong一yi家jia公gong司si生sheng產chan的de示shi波bo器qi和he探tan頭tou,從cong而er排pai除chu任ren何he潛qian在zai的de衝chong突tu問wen題ti。
校準
zaishiyongshiboqijinxingceliangshizuirongyihushidebuzhouzhiyishixiaozhun。xiaozhunshiyizhongjiandanyixingdefangfa,keyiquebaonindemeiciceliangdoushicongtoukaishi,bushoushangciceliangdeyingxiang。zaikaishiceliangqianyinggaijinxingshoudongxiaozhun,ruguoshiboqidaiyouzixiaozhungongneng,ninzaiceliangqianyinggaiyunxingzhegegongneng。qianbuchanghuoguobuchangdetantouhuiyinrufudu、上升時間和被測信號波形失真測量的嚴重誤差。
探頭
為具體的測量任務選用合適的探頭總會得到最好的測量結果。通常,對於通用測量,10:1探頭就足夠了;但對於低幅度信號測量,您可能要考慮使用1:1探頭。在進行高速測量時,應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(例如高速運放)的輸入或輸出端時,甚至會引起這些器件產生振蕩。因此,測量高速電路的另外一點考慮是使用有源FET探頭。有源探頭通常具有較低的觸點電容(通常為幾個pF)和極高的阻抗,因此有源探頭對任何被測節點都呈現極小的負載。
探頭接地
在(zai)進(jin)行(xing)高(gao)速(su)測(ce)量(liang)時(shi),可(ke)能(neng)犯(fan)的(de)最(zui)大(da)錯(cuo)誤(wu)是(shi)使(shi)用(yong)探(tan)頭(tou)接(jie)地(di)夾(jia),造(zao)成(cheng)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)頭(tou)問(wen)題(ti)。使(shi)用(yong)接(jie)地(di)夾(jia)相(xiang)當(dang)於(yu)在(zai)接(jie)地(di)路(lu)徑(jing)中(zhong)加(jia)入(ru)了(le)一(yi)個(ge)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan)。這(zhe)個(ge)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan)和(he)探(tan)頭(tou)電(dian)容(rong)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong),就(jiu)會(hui)引(yin)入(ru)振(zhen)蕩(dang)和(he)過(guo)衝(chong)。最(zui)好(hao)的(de)接(jie)地(di)連(lian)接(jie)方(fang)法(fa)是(shi)使(shi)用(yong)探(tan)頭(tou)內(nei)部(bu)的(de)接(jie)地(di)屏(ping)蔽(bi)網(wang),隻(zhi)是(shi)您(nin)得(de)拆(chai)開(kai)探(tan)頭(tou)。不(bu)過(guo),這(zhe)不(bu)難(nan)做(zuo)到(dao)。首(shou)先(xian),從(cong)探(tan)頭(tou)探(tan)針(zhen)上(shang)鬆(song)開(kai)塑(su)料(liao)外(wai)皮(pi),把(ba)它(ta)從(cong)探(tan)頭(tou)上(shang)褪(tui)下(xia)。這(zhe)時(shi)探(tan)頭(tou)的(de)金(jin)屬(shu)接(jie)地(di)屏(ping)蔽(bi)網(wang)就(jiu)露(lu)出(chu)來(lai)了(le)。然(ran)後(hou),把(ba)接(jie)地(di)夾(jia)從(cong)探(tan)頭(tou)上(shang)取(qu)下(xia),就(jiu)完(wan)成(cheng)了(le)。
現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)了(le),簡(jian)單(dan)地(di)測(ce)一(yi)個(ge)節(jie)點(dian),將(jiang)探(tan)頭(tou)的(de)金(jin)屬(shu)接(jie)地(di)屏(ping)蔽(bi)網(wang)接(jie)到(dao)最(zui)接(jie)近(jin)的(de)被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)接(jie)地(di)點(dian)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)排(pai)除(chu)任(ren)何(he)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan),幾(ji)乎(hu)消(xiao)除(chu)了(le)所(suo)有(you)的(de)振(zhen)蕩(dang)和(he)過(guo)衝(chong)。如(ru)果(guo)您(nin)找(zhao)不(bu)到(dao)最(zui)接(jie)近(jin)的(de)接(jie)地(di)點(dian),就(jiu)將(jiang)一(yi)段(duan)總(zong)線(xian)在(zai)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)頭(tou)的(de)金(jin)屬(shu)接(jie)地(di)屏(ping)蔽(bi)網(wang)上(shang)繞(rao)幾(ji)圈(quan),然(ran)後(hou)再(zai)接(jie)地(di)。您(nin)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)的(de)小(xiao)金(jin)屬(shu)物(wu)件(jian)來(lai)做(zuo)接(jie)地(di)連(lian)接(jie),我(wo)使(shi)用(yong)過(guo)改(gai)錐(zhui)、紙夾和鑷子。我最喜歡用的是鑷子,因為鑷子的尖端可以戳到接地平麵上,也能插到PCB板的元件密集區域內。
差分測量
在進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1.5ns/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,當要分辨以1ns為單位的測量時,這是相當大的誤差。
盡(jin)管(guan)以(yi)上(shang)這(zhe)些(xie)提(ti)示(shi)和(he)技(ji)巧(qiao)單(dan)個(ge)看(kan)上(shang)去(qu)並(bing)不(bu)值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi),但(dan)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)就(jiu)能(neng)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)的(de)精(jing)確(que)度(du)。即(ji)使(shi)您(nin)在(zai)測(ce)量(liang)中(zhong)隻(zhi)用(yong)了(le)其(qi)中(zhong)幾(ji)個(ge)方(fang)法(fa)但(dan)它(ta)們(men)仍(reng)能(neng)確(que)保(bao)您(nin)每(mei)次(ci)進(jin)入(ru)實(shi)驗(yan)室(shi)都(dou)能(neng)得(de)到(dao)快(kuai)速(su)而(er)可(ke)靠(kao)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。
- 優化示波器測量的技巧
- 帶寬選擇
- 示波器校準
- 探頭調節
- 探頭良好接地
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帶寬
為了精確地測量頻率響應和快速上升沿,示波器和探頭必須具有足夠的帶寬。一個好的經驗規則是示波器和探頭(探頭也有帶寬限製)的帶寬應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公司生產的示波器卻配Y公gong司si生sheng產chan的de探tan頭tou進jin行xing測ce量liang。事shi實shi上shang,示shi波bo器qi和he探tan頭tou並bing不bu總zong是shi可ke互hu換huan或huo可ke兼jian容rong的de。最zui好hao的de做zuo法fa是shi使shi用yong同tong一yi家jia公gong司si生sheng產chan的de示shi波bo器qi和he探tan頭tou,從cong而er排pai除chu任ren何he潛qian在zai的de衝chong突tu問wen題ti。
校準
zaishiyongshiboqijinxingceliangshizuirongyihushidebuzhouzhiyishixiaozhun。xiaozhunshiyizhongjiandanyixingdefangfa,keyiquebaonindemeiciceliangdoushicongtoukaishi,bushoushangciceliangdeyingxiang。zaikaishiceliangqianyinggaijinxingshoudongxiaozhun,ruguoshiboqidaiyouzixiaozhungongneng,ninzaiceliangqianyinggaiyunxingzhegegongneng。qianbuchanghuoguobuchangdetantouhuiyinrufudu、上升時間和被測信號波形失真測量的嚴重誤差。
探頭
為具體的測量任務選用合適的探頭總會得到最好的測量結果。通常,對於通用測量,10:1探頭就足夠了;但對於低幅度信號測量,您可能要考慮使用1:1探頭。在進行高速測量時,應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(例如高速運放)的輸入或輸出端時,甚至會引起這些器件產生振蕩。因此,測量高速電路的另外一點考慮是使用有源FET探頭。有源探頭通常具有較低的觸點電容(通常為幾個pF)和極高的阻抗,因此有源探頭對任何被測節點都呈現極小的負載。
探頭接地
在(zai)進(jin)行(xing)高(gao)速(su)測(ce)量(liang)時(shi),可(ke)能(neng)犯(fan)的(de)最(zui)大(da)錯(cuo)誤(wu)是(shi)使(shi)用(yong)探(tan)頭(tou)接(jie)地(di)夾(jia),造(zao)成(cheng)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)頭(tou)問(wen)題(ti)。使(shi)用(yong)接(jie)地(di)夾(jia)相(xiang)當(dang)於(yu)在(zai)接(jie)地(di)路(lu)徑(jing)中(zhong)加(jia)入(ru)了(le)一(yi)個(ge)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan)。這(zhe)個(ge)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan)和(he)探(tan)頭(tou)電(dian)容(rong)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong),就(jiu)會(hui)引(yin)入(ru)振(zhen)蕩(dang)和(he)過(guo)衝(chong)。最(zui)好(hao)的(de)接(jie)地(di)連(lian)接(jie)方(fang)法(fa)是(shi)使(shi)用(yong)探(tan)頭(tou)內(nei)部(bu)的(de)接(jie)地(di)屏(ping)蔽(bi)網(wang),隻(zhi)是(shi)您(nin)得(de)拆(chai)開(kai)探(tan)頭(tou)。不(bu)過(guo),這(zhe)不(bu)難(nan)做(zuo)到(dao)。首(shou)先(xian),從(cong)探(tan)頭(tou)探(tan)針(zhen)上(shang)鬆(song)開(kai)塑(su)料(liao)外(wai)皮(pi),把(ba)它(ta)從(cong)探(tan)頭(tou)上(shang)褪(tui)下(xia)。這(zhe)時(shi)探(tan)頭(tou)的(de)金(jin)屬(shu)接(jie)地(di)屏(ping)蔽(bi)網(wang)就(jiu)露(lu)出(chu)來(lai)了(le)。然(ran)後(hou),把(ba)接(jie)地(di)夾(jia)從(cong)探(tan)頭(tou)上(shang)取(qu)下(xia),就(jiu)完(wan)成(cheng)了(le)。
現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)了(le),簡(jian)單(dan)地(di)測(ce)一(yi)個(ge)節(jie)點(dian),將(jiang)探(tan)頭(tou)的(de)金(jin)屬(shu)接(jie)地(di)屏(ping)蔽(bi)網(wang)接(jie)到(dao)最(zui)接(jie)近(jin)的(de)被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)接(jie)地(di)點(dian)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)排(pai)除(chu)任(ren)何(he)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan),幾(ji)乎(hu)消(xiao)除(chu)了(le)所(suo)有(you)的(de)振(zhen)蕩(dang)和(he)過(guo)衝(chong)。如(ru)果(guo)您(nin)找(zhao)不(bu)到(dao)最(zui)接(jie)近(jin)的(de)接(jie)地(di)點(dian),就(jiu)將(jiang)一(yi)段(duan)總(zong)線(xian)在(zai)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)頭(tou)的(de)金(jin)屬(shu)接(jie)地(di)屏(ping)蔽(bi)網(wang)上(shang)繞(rao)幾(ji)圈(quan),然(ran)後(hou)再(zai)接(jie)地(di)。您(nin)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)的(de)小(xiao)金(jin)屬(shu)物(wu)件(jian)來(lai)做(zuo)接(jie)地(di)連(lian)接(jie),我(wo)使(shi)用(yong)過(guo)改(gai)錐(zhui)、紙夾和鑷子。我最喜歡用的是鑷子,因為鑷子的尖端可以戳到接地平麵上,也能插到PCB板的元件密集區域內。
差分測量
在進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1.5ns/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,當要分辨以1ns為單位的測量時,這是相當大的誤差。
盡(jin)管(guan)以(yi)上(shang)這(zhe)些(xie)提(ti)示(shi)和(he)技(ji)巧(qiao)單(dan)個(ge)看(kan)上(shang)去(qu)並(bing)不(bu)值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi),但(dan)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)就(jiu)能(neng)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)的(de)精(jing)確(que)度(du)。即(ji)使(shi)您(nin)在(zai)測(ce)量(liang)中(zhong)隻(zhi)用(yong)了(le)其(qi)中(zhong)幾(ji)個(ge)方(fang)法(fa)但(dan)它(ta)們(men)仍(reng)能(neng)確(que)保(bao)您(nin)每(mei)次(ci)進(jin)入(ru)實(shi)驗(yan)室(shi)都(dou)能(neng)得(de)到(dao)快(kuai)速(su)而(er)可(ke)靠(kao)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。
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