示波器探头衰减倍率的校准方法

发布者:风轻迟最新更新时间:2023-01-10 来源: jdzj关键字:示波器  探头  校准方法 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

       示波器探头是示波器测量过程中的重要部件。选择一个功能适当且性能良好的探头,对传输波形的真实与可靠起到至关重要的作用。从功能上讲,探头可分为电压探头和电流探头;从电路原理上讲,又可分为无源探头和有源探头。根据阻抗的高低,无源探头又可分为高阻抗和低阻抗两种类型。高阻抗无源探头具有输入阻抗高、测量成本低、测量电压范围大等优点;但在测量高频信号时,由于自身阻抗较高,受寄生电容影响较大,因此只适用于测量 600MHz 以下信号;低阻抗无源探头可以提高测量频带宽度,主要应用在频带宽度较宽的场合,但由于低阻抗特性,当并联到电路时会对被测信号产生影响。有源探头的前端有一个阻抗较高的高带宽放大器,在保持高带宽的同时,也确保了高阻抗。有源探头具有昂贵的造价、输入电压范围有限等缺点,导致使用范围仅适用于部分被测信号频带范围较宽的场合。


下面PRBTEK普科科技以通用性较高的高阻无源探头为例,介绍探头的校准方法。

      1 、示波器探头电路原理与主要校准指标

      以 10 : 1的高阻无源探头为例,原理如图所示:

罗氏线圈.png

       从上图可知,探头电阻与示波器电阻的比例为9:1,探头电阻起到分压作用,将原本加载在示波器上的电压分担了 9/10,最终示波器仅得到输入电压的 1/10,以达到电压衰减效果。探头中的电容(C1和 C2)是影响频响的关键部件。在测量电路时,探头上的电容使得整个输入端的电容(C1、C2和 C3)增大,从而加大了整个测量系统的上升时间。由于带宽和上升时间成倒数关系,故上升时间的加大使带宽变窄。通过分析无源探头的电路原理,可以发现判别探头的好坏,共存在三个关键的校准指标,分别为衰减倍率、上升时间、频带宽度。


下面PRBTEK普科科技介绍三种示波器探头衰减倍率的校准方法。

       方法一:基于示波器的校准;

       所需仪器:数字示波器、标准直流信号源

图片.png

操作步骤:

       1)信号源的输出端与探头的输入端相连,探头的输出端与示波器的输入端相连。

       2)示波器的输入阻抗调至 1 MΩ,信号源输出阻抗调至 1 MΩ,达到阻抗匹配效果。

       3)设置信号源输出直流电压u1,将示波器平均图 1 高阻无源探头原理框图国内统一刊号CN31-1424/TB2014/3 总第241期采样次数调节为 16 次。读取示波器电压显示值u2。直流衰减倍率的计算公式为u1 / u2。这里要注意,示波器能直接辨认某些探头,会将衰减倍率直接修正,此时计算公式应为u1*(倍率)/ u2。

       方法二:基于数字多用表电压功能的校准

       所需仪器:精度较高的数字多用表、直流信号源、1 MΩ 电阻

图片.png

操作步骤:

       1)信号源的输出端与探头的输入端相连。数字多用表一般输入阻抗为 10 MΩ,较高。使用高阻无源探头时,为达到阻抗匹配,需要在数字多用表的输入端接上 1 MΩ 的电阻,再与探头的输出端相连,实现阻抗匹配。

       2)将数字多用表调至测量直流电压档位。

       3)信号源输出直流电压u1,数字多用表测得直流电压u2,直流衰减倍率为u1 / u2。

 

       方法三:基于数字多用表电阻功能的校准

       所需仪器:精度较高的数字多用表、数字示波器

       由于探头的倍率功能是通过探头内的阻抗与示波器的阻抗进行分压来实现的,因此可将测电压的比值换为直接测电阻的比值来得到探头的衰减比。

图片.png

操作步骤:

       1)示波器的输入端与探头的输出端相连,探头的输入端与数字多用表的输出端相连。

       2)示波器的输入阻抗调至1 MΩ。

       3)数字多用表调至测量电阻档位,测得示波器加探头的系统输入阻抗为R1。

       4)将探头从示波器上取下,探头的输出端用导线短接。

       5)重复步骤 3),测得探头的阻值为R2。

       6)衰减倍率为R1 /(R1 - R2)。

三种方法的特点:

       在前两种方法中,需要特别注意的是,测量时尽量选择数值较大的电压点。这是因为高阻无源探头具有分压作用,当信号通过探头到达示波器时信号将被衰减,而系统中的杂波不会被衰减,因此会对信号产生较大干扰,从而产生较大的计量误差。

       用前两种方法都能准确测得探头的衰减倍率,但各有优缺点:

       1)采用数字示波器校准,虽然连接比较简便,但对示波器的要求较高,由于探头的准确度一般约为 3%,根据溯源规定,系统测量不确定必须不大于被检最大允许误差的 1/3,所以要求示波器的电压准确度要优于 1%,否则会产生较大的测量误差。

       2)采用数字多用表电压功能校准,由于具有较高精度,因此测量结果的不确定度较小,但为了实现阻抗匹配,需要额外连接阻值为1 MΩ 的电阻。


关键字:示波器  探头  校准方法 引用地址:示波器探头衰减倍率的校准方法

上一篇:差分探头的作用,与普通示波器探头有何区别
下一篇:示波器探头测量原理图解

推荐阅读最新更新时间:2024-11-17 21:38

示波器使用的5点注意事项
1. 为了 仪器 操作人员的安全和仪器安全,仪器在安全范围内正常工作,保证测量波形准确、数据可靠、降低外界噪声干扰;通用 示波器 通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试误差;不要使光点停留在一点不动,否则电子束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏。   2.测量系统- 例如示波器、信号源;打印机、计算机等设备等。被测电子设备- 例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电电源等设备接地线必须与公共地(大地)相连。   3. TDS200/TDS1000/TDS2000 系列数字示波器配合探头使用时,只能测量(被测信号- 信号地就是大地,信号端输出幅度小于300V CAT II)信号的波形。绝对不能测量市电A
[测试测量]
AC高频柔性电流探头 之第一篇
1. 概述 电流探头的应用十分广泛,其基本原理是流经导线的电流会在周围产生磁场,电流探头把磁场转化成相应的电压信号,通过和示波器配合,观察对应的电流波形。广泛应用于开关电源、马达驱动器、电子整流计、LED照明、新能源等领域。本文将讲述常见的电流探头的分类、原理、重要技术指标,并通过实例分析了解探头之间的差别,让大家能够对探头有个基本的了解。 2. 电流探头的分类和原理 目前示波器上的电流探头基本分成两类:即AC电流探头和AC/DC电流探头,AC电流探头常见的是无源探头,成本低,但不能处理直流分量;AC/DC电流探头通常是有源探头,分为低频探头和高频探头,低频探头常见的带宽在几百KHz以下,高频探头带宽一般在几MHz以上。 下面介
[测试测量]
AC高频柔性电流<font color='red'>探头</font> 之第一篇
示波器直接破解30种通信协议
数字示波器的发展极大的降低了低速总线调试的难度,无论是IIC、SPI还是CAN、LIN等,示波器都可以直接将波形转化成数据。传闻近日有一台示波器可以直接破解30多种通信协议,具体是那些协议呢?我们来一起看看。下面就随网络通信小编一起来了解一下相关内容吧。 在讲示波器具体的解码内容之前,首先来看一下伴随着示波器的发展,协议解码出现了哪些变化。 1、简述示波器发展给协议解码带来的便捷 示波器从模拟示波器发展到数字示波器,带来了许多大的改变,例如信号采集、带宽、采样率、屏显等。同样,这样的改变也体现在“协议解码”上,新的解码方式将人们从“0”,“1”的世界中解放出来,大大提高了工作效率。   图1 0/1的世界     下面,我们具体
[网络通信]
示波器使用技巧,就应该这么用
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。   示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。 下面就简单说下示波器使用小技巧: 1.通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试误差;不要使光点停留在一点不动,否则电子束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏。   2.测量
[测试测量]
泰克解读中端示波器竞争最新关键词“1GHz”的奥妙
在举办的泰克春季创新论坛上,除了一系列针对高速接口测试的领先高端测试测量解决方案,泰克还隆重地展示了1GHz频率范围的最新双通道和四通道 精简 版机型MSO/DPO4000B-Lite,高调回应安捷伦最新强势推出的1GHz InfiniiVision X3000系列示波器。 2012泰克春季创新论坛展示区的明星产品 MSO/DPO4000B-Lite 随着USB 2.0等高速总线和以太网现在被应用于主流嵌入式设计,带宽至少1GHz、速度更快、功能更强的示波器正在成为中端市场主流,市场需求快速增长,从出货量角度来说占据整个市场的最大份额。不过,由于嵌入式设计种类繁多,因此客户产生了在这种性能水平下对不同通
[测试测量]
基于示波器多重触发功能的串行测量
  引言   触发是在屏幕上播放稳定的重复波形的关键,同时也为捕获一次性事件提供了一个有效的工具。随着数字示波器的出现,触发功能得到了许多新的扩展。   大多数示波器提供了辅助触发系统或“B”触发器,允许用户定义范围更宽的条件。B触发器等待主(褹)触发发生,然后在越过自己的边沿门限时触发采集。这两者可以结合使用,以设置某些相当复杂的触发条件。例如,A可能在设备时钟输入线路上检测到一个毛刺,如果在输出上遇到上升沿或下降沿,可以触发B。如果没有这种转换,那么毛刺可以忽略。这两套条件结合使用,可以确定毛刺是否会引起不想要的状态变化。   直到最近,B触发功能一直限于边沿检测。但是对于复杂的新信号格式,特别是PCI Express和
[测试测量]
示波器第N边沿触发
大家好,之前我们用第N边沿触发功能将一个欠幅信号触发出来,那第N边沿触发到底是怎么回事呢?今天我们就来聊聊ZDS2022的第N边沿触发。 示波器 第N边沿触发,顾名思义,就是在第N个边沿上触发,只不过需要确定是多长时间后的第几个边沿触发。 图1 空闲时间 我们按下【Trigger】键,将触发方式设为普通,触发类型设为第N边沿触发,触发源设为实际输入信号的通道1,第N边沿触发包含上升沿触发与下降沿触发,选择上升沿触发,赋予N一个具体值,设置范围可由1到65535,我们设置成5,最关键的就是空闲时间的设置,ZDS2022中第N边沿触发空闲时间可设置范围从10ns到4s。空闲时间在设置时应注意要小于最大空闲时间,大
[测试测量]
<font color='red'>示波器</font>第N边沿触发
示波器双通道和四通道有什么区别
  普通的示波器一般分为双通道和四通道。所谓的通道主要是指可以测试的输入点,示波器双通道也可以叫做双踪。   示波器双通道和四通道的区别是,通道越多,可比性越好,可以同时观察更多的信号,更方便观察6路一下数字电路的逻辑时序。当然,通道越多,越好,也就意味着成本越高。   一般的,2通道的足够使用了,关键是采样率,采样深度这些参数的选择,通讯数上,使用四通道的是很少的,主要还是看自己的产品需求。   大部分人会使用2到4个通道,再多就会选择混合信号示波器。
[测试测量]
小广播
最新测试测量文章
换一换 更多 相关热搜器件

 
EEWorld订阅号

 
EEWorld服务号

 
汽车开发圈

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved