最简单的探头是连接被测电路与电子示波器输入端的一根导线,复杂的探头由阻容元件和有源器件组成。简单的探头没有采取屏蔽措施很容易受到外界电磁场的干扰,而且本身等效电容较大,造成被测电路的负载增加,使被测信号失真。
1. 探头一般是以两条一个包装,因为现在的示波器都是双通道以上的,为了区分两个通道同时测量时探头,在每根探头上都做好了区分标色,比如色环。
2. 拿到探头,先要校准,什么样的探头需要标准呢?除无衰减的探头(1:1)外,都需要校准。校准是探头首次与一台示波器使用时必需要校准,换不同的台示波器测量时,都要校准。
3. 校准后的探头可进入测量,测量时,请注意,在不知道被测电路电压情况下,尽可能的选择探头衰减档位,这样预防高电压损坏示波器。
4. 在测试晶振等高阻抗电路时,也就是说电路对测量负载有影响时,要选择探头衰减档位测量,因为衰减档位的阻抗很高,一般10:1的探头是10MΩ,100:1的探头是100MΩ。
5. 测试电路时,要确保探头的接地线接地可靠,特别是高压探头没高压时更要注意,接地线的接地位置也会影响测量精度。
6. 探头内部有电子元件,所以也有耐压参数,不可以超出耐压值,否则不但会损坏探头,还可能会直接损坏示波器。
7. 探头的带宽,高频率的探头能兼容低频率的,但低频率不能测试的高频率,在选择探头时,尽量选择大于示波器的带宽,
8. 探头测试尽量选择衰减档,衰减档有电路补偿,保证测量的波形失真小,还原度高。
9. 探头前端有一个测试钩,有人为了方便,把测试钩直接钩位电路测量,这样会影响测试精度,特别在电压低及频率高的情况下影响更大,因为测试钩那段没有屏蔽,干扰很大。
一、示波器探头夹子的使用
1、探头有一条地线和一条信号线,地线就是和示波器输入端子外壳通的那一条,一般是夹子状的,信号线一般带有一个探头钩,连接的话你把示波器地线接到你设备的地,把信号线端子接到你的信号端,注意如果要测量的信号和市电没有隔离,则不能直接测量。
2、探头线的黑夹子,通着测量线的金属网状屏蔽线上。屏蔽进入示波器的被测信号不被干扰,也是所测信号的0电平线。所以,它必须夹在所测信号对应的0电平处,而红夹子则夹在被测信号的对应点。常用的黑夹子夹点是:0电平处、0电位处、地线处等。
二、示波器探头接法
1、首先是带宽,这个通常会在探头上写明,多少MHz。如果探头的带宽不够,示波器的带宽再高也是无用,瓶颈效应。
2、另外就是探头的阻抗匹配。探头在使用之前应该先对其阻抗匹配部分进行调节。通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容,有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话,测量到的波形将会变形。调节示波器探头阻抗匹配的方法如下:首先将示波器的输入选择打在GND上,然后调节Y轴位移旋钮使扫描线出现在示波器的中间。检查这时的扫描线是否水平(即是否跟示波器的水平中线重合),如果不是,则需要调节水平平衡旋钮(通常模拟示波器有这个调节端子,在小孔中,需要用螺丝刀伸进去调节。数字示波器不用调节)。然后,再将示波器的输入选择打到直流耦合上,并将示波器探头接在示波器的测试信号输出端上(一般示波器都带有这输出端子,通常是1KHz的方波信号),然后调节扫描时间旋钮,使波形能够显示2个周期左右。调节Y轴增益旋钮,使波形的峰-峰值在1/2屏幕宽度左右。然后观察方波的上、下两边,看是否水平。如果出现过冲、倾斜等现象,则说明需要调节探头上的匹配电容。用小螺丝刀调节之,直到上下两边的波形都水平,没有过冲为止。当然,可能由于示波器探头质量的问题,可能调不到完全无失真的效果,这时只能调到最佳效果了。
3、另外就是示波器探头上还有一个选择量程的小开关:X10和X1。当选择X1档时,信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时,信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此,当使用示波器的X10档时,应该将示波器上的读数扩大10倍(有些示波器,在示波器端可选择X10档,以配合探头使用,这样在示波器端也设置为X10档后,直接读数即可)。当我们要测量较高电压时,就可以利用探头的X10档功能,将较高电压衰减后进入示波器。另外,X10档的输入阻抗比X1档要高得多,所以在测试驱动能力较弱的信号波形时,把探头打到X10档可更好的测量。但要注意,在不甚明确信号电压高低时,也应当先用X10档测一下,确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量,养成这样的习惯是很有必要的,不然,哪天万一因为这样损坏了示波器,要后悔就来不及了。经常有人提问,为什么用示波器看不到晶振引脚上的波形?一个可能的原因就是因为使用的是探头的X1档,这时相当于一个很重的负载(一个示波器探头使用&TImes;1档具有上百pF的电容)并联在晶振电路中,导致电路停振了。正确的方法应该是使用探头的X10档。这是使用中应当注意的,即使不停振,也有可能因过度改变振荡条件而看不到真实的波形了。
4、示波器探头在使用时,要保证地线夹子可靠的接了地(被测系统的地,非真正的大地),不然测量时,就会看到一个很大的50Hz的信号,这是因为示波器的地线没连好,而感应到空间中的50Hz工频市电而产生的。如果你发现示波器上出现了一个幅度很强的50Hz信号(我国市电频率为50Hz,国外有60Hz的),这时你就要注意下看是否是探头的地线没连好。由于示波器探头经常使用,可能会导致地线断路。检测方法是:将示波器调节到合适的扫描频率和Y轴增益,然后用手触摸探头中间的探针,这时应该能看到波形,通常是一个50Hz的信号。如果这时没有波形,可以检查是否是探头中间的信号线是否已经损坏。然后,将示波器探头的地线夹子夹到探头的探针(或者是钩子)上,再去用手触摸探头的探针,这时应该看不到刚刚的信号(或者幅度很微弱),这就说明探头的地线是好的,否则地线已经损坏。通常是连接夹子那条线断路,通常重新焊上即可,必要时可更换,注意连接夹子的地线不要太长,否则容易引入干扰,尤其是在高频小信号环境下。示波器探头的地线夹子应该要靠近测量点,尤其是测量频率较高、幅度较小的信号时。因为长长的地线,会形成一个环,它就像一个线圈,会感应到空间的电磁场。另外系统中的地线中电流较大时,也会在地线上产生压降,所以示波器探头的地线应该连接到靠近被测试点附近的地上。
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