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示波器测量高速信号?四步检查法轻松搞定!

2018-12-05 17:02
ZLG致远电子
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下图为×1探头的模型:

图7 ×1探头模型图

由于探头一定要有一段线,否则将不方便测量,而且线的长度一般都会超过1米。这导致了其寄生电容非常大,大约为100pF左右。在测量高频信号时会产生了很大的负载效应。我们再来看一下×10的探头模型:

图8 ×10探头模型图

可以看出,×10探头的输入电容Cin是10pF与后面电容的串联,按电容串联公式计算可知,Cin一定是小于10pF的,远小于×1探头的输入电容,且Rin已经增加到10MΩ。所以×10探头就有更小的寄生电容,更高的输入电阻,从而大大减小了探头的负载效应。

所以测量高速信号时,需要选择×10或者更高衰输入阻抗的探头。

三、接地方式的选择

传统的使用习惯上,示波器的接地方式就是那根长长的接地夹线。这种接地方式,确实是一种简单方便的接地方式,但是却并不是一种严谨的、准确的接地方式。

图9 接地夹线示意图

由于地夹线比较长,其会形成一个寄生电感Lgnd,随着夹线的增长,这个电感也会增大,而这个回路电感会和示波器探头的输入电容Cin产生谐振。这就导致示波器的幅频特性变得不平坦,导致测量不准确。下图为使用接地夹时的等效电路。

图10 接地夹线等效电路图

下图为用该等效电路仿真出的频谱特性曲线:

图11 频谱特性曲线图

可以看出,在60MHz以上的频率,幅度已经产生了超过3dB的过冲,而到达100M左右时,过冲到最大幅度。所以如果采用地夹,测量超过60MHz的信号就会产生比较大的失真。正确的方式应该是采用接地弹簧。接地弹簧具有非常小的电感,可以大大提升探头的带宽。

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