示波器測(cè)量是否精準(zhǔn)，探頭的選擇與設(shè)置至關(guān)的重要

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       探頭的作用至關(guān)重要，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量的最優(yōu)結(jié)果，必須進(jìn)行折中，特別是在進(jìn)行高精度測(cè)量時(shí)。有時(shí)示波器標(biāo)配的無(wú)源探頭并不是實(shí)現(xiàn)最佳精度的解決方案。

        1、選擇適當(dāng)衰減比的探頭。最大限度地降低衰減，使信噪比達(dá)到最優(yōu)。在精確測(cè)量中，非常重要的一點(diǎn)使信號(hào)幅度達(dá)到最大，同時(shí)使外部噪聲達(dá)到最小。探頭選擇是關(guān)鍵的第一步。

        電壓探頭與示波器的輸入阻抗構(gòu)成電壓分路器（如1X、10X、100X），會(huì)衰減輸入信號(hào)。1X探頭不會(huì)降低或衰減信號(hào)，10X探頭則會(huì)把輸入信號(hào)降低到原始信號(hào)幅度的1/10。示波器通過(guò)放大信號(hào)來(lái)補(bǔ)償這種衰減，遺憾的是，示波器也會(huì)放大探頭引入的任何噪聲。從信噪比角度來(lái)看，最優(yōu)探頭應(yīng)該沒(méi)有衰減或衰減很低的。

TPP0502高阻抗無(wú)源探頭提供了500 MHz帶寬，但只有2倍衰減

        2、使用短地線。最大限度地降低噪聲耦合。所有電壓測(cè)量都是相對(duì)于參考源進(jìn)行的，這個(gè)參考源通常是“接地”。準(zhǔn)確的測(cè)量，特別是低壓測(cè)量，尤其依賴到參考電壓的低阻抗路徑。為使信號(hào)失真和引入噪聲達(dá)到最小，使用的接地線應(yīng)盡量短。

        盡管標(biāo)準(zhǔn)無(wú)源探頭上的長(zhǎng)地線會(huì)方便連接信號(hào)，但地線電感會(huì)與輸入電容諧振，在快速邊沿上導(dǎo)致振鈴。由探頭尖端和地線構(gòu)成的大環(huán)路面積會(huì)把噪聲磁耦合到信號(hào)中。此外，地線的感性電抗與開關(guān)器件等噪聲源接近，會(huì)把噪聲耦合到信號(hào)中。最好的解決方案是最大限度地縮短地線長(zhǎng)度，并盡可能接近信號(hào)端，把它連接到參考點(diǎn)上（如果條件允許建議使用接地彈簧）。

        3、使用探頭的硬件濾波。當(dāng)選擇某些有源探頭時(shí)可以選擇性使用內(nèi)置探頭濾波器降低噪聲。許多有源差分電壓探頭或電流探頭標(biāo)配帶寬濾波功能。有時(shí)為靈活起見，探頭機(jī)身內(nèi)置的帶寬濾波功能提供了多種帶寬設(shè)置。

        在某些情況下，在選擇其中一個(gè)帶寬濾波器時(shí)，探頭會(huì)與示波器通信，另外還會(huì)在示波器前端打開硬件濾波功能。這進(jìn)一步降低了系統(tǒng)噪聲，有助于提高系統(tǒng)的信噪比。濾掉不想要的噪聲可以查看進(jìn)一步細(xì)節(jié)，獲得更高的測(cè)量分辨率。

左側(cè)AC+DC信號(hào)。右側(cè)去掉了DC分量，成比例縮放AC分量，以改善分辨率

        4、使用探頭的DC偏置來(lái)測(cè)試小的AC信號(hào)。在涉及大電壓時(shí)，人身安全及設(shè)備可靠性至關(guān)重要，以便檢驗(yàn)最大電壓完全落在測(cè)試系統(tǒng)的“絕對(duì)”或“非破壞”最大輸入指標(biāo)內(nèi)。此外，為準(zhǔn)確測(cè)量，非常重要的一點(diǎn)是信號(hào)要保持在標(biāo)稱工作范圍內(nèi)（如有源探頭的線性范圍或動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)）

        如果說(shuō)接近低電平的小信號(hào)測(cè)量極具挑戰(zhàn)性，那么測(cè)量位于大DC電壓信號(hào)上的低壓AC信號(hào)的難度則要大得多。在電源上進(jìn)行紋波測(cè)量是這種應(yīng)用的常見實(shí)例。進(jìn)行DC 偏置可能會(huì)涉及探頭設(shè)置以及示波器前端設(shè)置。在DC 偏置上測(cè)量低電壓信號(hào)最簡(jiǎn)單的技術(shù)是使用參考地電平的探頭采集整個(gè)信號(hào)，然后測(cè)量AC分量 (圖10左圖)。DC偏置技術(shù)不允許AC、信號(hào)測(cè)量全面利用測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，信噪比會(huì)很差。

總結(jié)：

        隨著電力電子技術(shù)，新材料及器件技術(shù)的高速發(fā)展，當(dāng)今工程師面臨著，更快，更小，更復(fù)雜信號(hào)的調(diào)試挑戰(zhàn)。更加準(zhǔn)確的測(cè)試不僅僅體現(xiàn)在測(cè)試設(shè)備本身的硬件指標(biāo)，還要考慮整體的測(cè)試系統(tǒng)的性能。

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