優化示波器測量的技巧
發布時間:2011-03-11
中心議題:
雖(sui)然(ran)進(jin)行(xing)精(jing)確(que)的(de)高(gao)速(su)示(shi)波(bo)器(qi)測(ce)量(liang)可(ke)能(neng)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing),但(dan)是(shi)運(yun)用(yong)一(yi)些(xie)簡(jian)單(dan)提(ti)示(shi)和(he)技(ji)巧(qiao)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)改(gai)善(shan)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。本(ben)文(wen)收(shou)集(ji)了(le)一(yi)些(xie)容(rong)易(yi)實(shi)施(shi)的(de)方(fang)法(fa),可(ke)以(yi)確(que)保(bao)您(nin)的(de)每(mei)次(ci)時(shi)域(yu)測(ce)量(liang)都(dou)能(neng)夠(gou)快(kuai)速(su)準(zhun)確(que)地(di)得(de)到(dao)結(jie)果(guo)。盡(jin)管(guan)其(qi)中(zhong)有(you)些(xie)方(fang)法(fa)看(kan)上(shang)去(qu)很(hen)基(ji)本(ben),然(ran)而(er)令(ling)人(ren)感(gan)到(dao)驚(jing)訝(ya)的(de)是(shi),它(ta)們(men)卻(que)常(chang)常(chang)被(bei)人(ren)們(men)忽(hu)略(lve)。
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
在zai使shi用yong示shi波bo器qi進jin行xing測ce量liang時shi最zui容rong易yi忽hu視shi的de步bu驟zhou之zhi一yi是shi校xiao準zhun。校xiao準zhun是shi一yi種zhong簡jian單dan易yi行xing的de方fang法fa,可ke以yi確que保bao您nin的de每mei次ci測ce量liang都dou是shi從cong頭tou開kai始shi,不bu受shou上shang次ci測ce量liang的de影ying響xiang。在zai開kai始shi測ce量liang前qian應ying該gai進jin行xing手shou動dong校xiao準zhun,如ru果guo示shi波bo器qi帶dai有you自zi校xiao準zhun功gong能neng,您nin在zai測ce量liang前qian應ying該gai運yun行xing這zhe個ge功gong能neng。欠qian補bu償chang或huo過guo補bu償chang的de探tan頭tou會hui引yin入ru幅fu度du、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
雖(sui)然(ran)進(jin)行(xing)精(jing)確(que)的(de)高(gao)速(su)示(shi)波(bo)器(qi)測(ce)量(liang)可(ke)能(neng)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing),但(dan)是(shi)運(yun)用(yong)一(yi)些(xie)簡(jian)單(dan)提(ti)示(shi)和(he)技(ji)巧(qiao)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)改(gai)善(shan)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。本(ben)文(wen)收(shou)集(ji)了(le)一(yi)些(xie)容(rong)易(yi)實(shi)施(shi)的(de)方(fang)法(fa),可(ke)以(yi)確(que)保(bao)您(nin)的(de)每(mei)次(ci)時(shi)域(yu)測(ce)量(liang)都(dou)能(neng)夠(gou)快(kuai)速(su)準(zhun)確(que)地(di)得(de)到(dao)結(jie)果(guo)。盡(jin)管(guan)其(qi)中(zhong)有(you)些(xie)方(fang)法(fa)看(kan)上(shang)去(qu)很(hen)基(ji)本(ben),然(ran)而(er)令(ling)人(ren)感(gan)到(dao)驚(jing)訝(ya)的(de)是(shi),它(ta)們(men)卻(que)常(chang)常(chang)被(bei)人(ren)們(men)忽(hu)略(lve)。
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
在zai使shi用yong示shi波bo器qi進jin行xing測ce量liang時shi最zui容rong易yi忽hu視shi的de步bu驟zhou之zhi一yi是shi校xiao準zhun。校xiao準zhun是shi一yi種zhong簡jian單dan易yi行xing的de方fang法fa,可ke以yi確que保bao您nin的de每mei次ci測ce量liang都dou是shi從cong頭tou開kai始shi,不bu受shou上shang次ci測ce量liang的de影ying響xiang。在zai開kai始shi測ce量liang前qian應ying該gai進jin行xing手shou動dong校xiao準zhun,如ru果guo示shi波bo器qi帶dai有you自zi校xiao準zhun功gong能neng,您nin在zai測ce量liang前qian應ying該gai運yun行xing這zhe個ge功gong能neng。欠qian補bu償chang或huo過guo補bu償chang的de探tan頭tou會hui引yin入ru幅fu度du、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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