示波器探頭的校準補償究竟有什麼用?
發布時間:2019-11-26 責任編輯:lina
【導讀】我們都知道示波器的探頭需要校準補償,但是不知道做這個操作的根本原因是什麼,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!
我wo們men都dou知zhi道dao示shi波bo器qi的de探tan頭tou需xu要yao校xiao準zhun補bu償chang,但dan是shi不bu知zhi道dao做zuo這zhe個ge操cao作zuo的de根gen本ben原yuan因yin是shi什shen麼me,看kan到dao有you篇pian文wen章zhang講jiang解jie的de很hen清qing楚chu,貼tie出chu來lai給gei大da家jia分fen享xiang下xia,希xi望wang有you所suo幫bang助zhu!
示波器輸入電阻
示波器探頭無法將電路信號送入示波器,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量示波器探頭兩端的電阻,居然有將近 9M 歐姆這麼多,如下圖所示:
而我們來看示波器,細心的朋友們會發現在示波器的 BNC 輸入接口旁邊一般都標記有 1MΩ的對地輸入電阻參數。很多人可能不理解這個是代表了什麼。

其(qi)實(shi),在(zai)使(shi)用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)頭(tou)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)的(de)時(shi)候(hou),由(you)於(yu)不(bu)希(xi)望(wang)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)頭(tou)的(de)接(jie)入(ru)而(er)改(gai)變(bian)被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)本(ben)身(shen)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai),因(yin)此(ci)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)頭(tou)一(yi)定(ding)是(shi)高(gao)阻(zu)的(de),即(ji)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)比(bi)較(jiao)大(da)(兆歐級別)。而示波器是有一定的電壓輸入範圍的,但是不同的測量場合又會有不同的電壓,所以示波器探頭會有不同的衰減比(1X,10X,100X……)。那麼最簡單的信號衰減實現就是電阻分壓,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 下理論上應該為 0Ω ,但實際上 R1 約為幾百歐,一般在 300 歐以內

示波器輸入電容
那麼按照上麵介紹的電阻分壓電路是不是示波器就能用了呢?不是的。
dajiadouzhidao,shijizhong,renhedianludoubushilixiangdianlu,huoduohuoshaodouyoujishengcanshu。shiboqiyushiboqitantoudejiekouyebuliwai。youyushiboqijiekouxuyaotongshijiangxinhaoyu 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,內部的金屬為輸入信號),因此,輸入的信號和 GND 之間就形成了電容。無論怎樣改進示波器接口的設計,都無法消除示波器的輸入電容的寄生參數。
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 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,凡是高於 12.64kHz 的信號都被衰減到不能看了。那麼如何解決這個問題?減小 Cin ,不可能,物理的限製就決定了 Cin 必然存在,而且 14pF 本身已經是一個相當小的容值了;減小 R1 和 Rin?過小的電阻必然會對測量的電路造成影響。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:補償電容

隻要滿足

就能使得在比較高的頻率下,仍然能夠按照正確的 10:1 的衰減比進行信號的傳輸而不發生信號的畸變。
但是新的問題又來了,不同的示波器 Cin buyiyang,jibianxinghaoyiyang,danshiyouyuzhizaodecanshubuyizhiwentikenengbutongdeshiboqiyongtongyigetantoujiubuyidingdounengmanzushangmiandebiliguanxi。naqibushiyaozhenduimeiyigeshiboqidouyaoqudanduzhizaotedingdetantoune?zenmejiejuetongyongxingwentine?henjiandan,zaizengjiayigekebiandianrong。tuzhong Cp 所示。

這樣一來隻需要去調節探頭上的可變電容的大小,並從示波器上看波形畸變情況,就可以解決這個問題。
示波器一般都會輸出一個 1KHz,5V(或以下)defangboxinhao,gaixinhaoyongzuotantoubuchangxiaozhun。gaixinhaochangyongyigefangbofuhaojiayigejiedifuhaobiaoshi。womenkeyijiangzhegexinhaozuoweixinhaoyuan。qidongshiboqi,anxiatusuoshi,batantoude BNC 接至通道 1,另一端接到方波信號輸出端口。

當出現以下兩種情況時,說明探頭補償不正確,需要使用“調節棒”對探頭上的補償電容進行調節。


用調節棒擰動探頭螺絲孔內的螺絲,調節補償電容,以得到正確波形。

也有的探頭將其設置在探測頭一端,如下圖:

所以,當示波器更換新探頭或探頭長時間未使用時,我們應該對探頭進行補償校準。

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