示波器因為有探頭的存在而擴展了示波器的應用范圍,使得示波器可以在線測試和分析被測電子電路,如圖 1 所示。
圖 1 示波器探頭的作用
探頭的選擇和使用需要考慮兩方面:
1. 因為探頭有負載效應,探頭會直接影響被測信號和被測電路。
2. 探頭是整個示波器測量系統的一部分,會直接影響儀器的信號保真度和測試結果。
探頭的負載效應
當探頭探測到被測電路后,探頭成為了被測電路的一部分。
探頭的負載效應可分為三類:
阻性負載效應。容性負載效應。感性負載效應。
圖 2 探頭的負載效應
1 阻性負載
阻性負載相當于在被測電路上并聯了一個電阻,對被測信號有分壓的作用,影響被測信號的幅度和直流偏置。有時,加上探頭時,有故障的電路可能變得正常了。一般推薦探頭的電阻 R>10 倍被測源電阻,以維持小于 10%的幅度誤差。
圖 3 探頭的阻性負載
2 容性負載
容性負載相當于在被測電路上并聯了一個電容,對被測信號有濾波的作用,影響被測信號的上升下降時間,影響傳輸延遲,影響傳輸互連通道的帶寬。有時,加上探頭時,有故障的電路變得正常了,這個電容效應起到了關鍵的作用。一般推薦使用電容負載盡量小的探頭,以減小對被測信號邊沿的影響。
圖 4 探頭的容性負載
3 感性負載
感性負載來源于探頭地線的電感效應,這地線電感會與容性負載和阻性負載形成諧振,從而使顯示的信號上出現振鈴。如果顯示的信號上出現明顯的振鈴,需要檢查確認是被測信號的真實特征還是由于接地線引起的振鈴,檢查確認的方法是使用盡量短的接地線。一般推薦使用盡量短的地線。
地線電感=1nH/mm
圖 5 探頭的感性負載