示波器因?yàn)橛刑筋^的存在而擴(kuò)展了示波器的應(yīng)用范圍,使得示波器可以在線測(cè)試和分析被測(cè)電子電路,如圖 1 所示。
圖 1 示波器探頭的作用
探頭的選擇和使用需要考慮兩方面:
1. 因?yàn)樘筋^有負(fù)載效應(yīng),探頭會(huì)直接影響被測(cè)信號(hào)和被測(cè)電路。
2. 探頭是整個(gè)示波器測(cè)量系統(tǒng)的一部分,會(huì)直接影響儀器的信號(hào)保真度和測(cè)試結(jié)果。
探頭的負(fù)載效應(yīng)
當(dāng)探頭探測(cè)到被測(cè)電路后,探頭成為了被測(cè)電路的一部分。
探頭的負(fù)載效應(yīng)可分為三類:
阻性負(fù)載效應(yīng)。容性負(fù)載效應(yīng)。感性負(fù)載效應(yīng)。
圖 2 探頭的負(fù)載效應(yīng)
1 阻性負(fù)載
阻性負(fù)載相當(dāng)于在被測(cè)電路上并聯(lián)了一個(gè)電阻,對(duì)被測(cè)信號(hào)有分壓的作用,影響被測(cè)信號(hào)的幅度和直流偏置。有時(shí),加上探頭時(shí),有故障的電路可能變得正常了。一般推薦探頭的電阻 R>10 倍被測(cè)源電阻,以維持小于 10%的幅度誤差。
圖 3 探頭的阻性負(fù)載
2 容性負(fù)載
容性負(fù)載相當(dāng)于在被測(cè)電路上并聯(lián)了一個(gè)電容,對(duì)被測(cè)信號(hào)有濾波的作用,影響被測(cè)信號(hào)的上升下降時(shí)間,影響傳輸延遲,影響傳輸互連通道的帶寬。有時(shí),加上探頭時(shí),有故障的電路變得正常了,這個(gè)電容效應(yīng)起到了關(guān)鍵的作用。一般推薦使用電容負(fù)載盡量小的探頭,以減小對(duì)被測(cè)信號(hào)邊沿的影響。
圖 4 探頭的容性負(fù)載
3 感性負(fù)載
感性負(fù)載來源于探頭地線的電感效應(yīng),這地線電感會(huì)與容性負(fù)載和阻性負(fù)載形成諧振,從而使顯示的信號(hào)上出現(xiàn)振鈴。如果顯示的信號(hào)上出現(xiàn)明顯的振鈴,需要檢查確認(rèn)是被測(cè)信號(hào)的真實(shí)特征還是由于接地線引起的振鈴,檢查確認(rèn)的方法是使用盡量短的接地線。一般推薦使用盡量短的地線。
地線電感=1nH/mm
圖 5 探頭的感性負(fù)載