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            示波器X1探頭和X10探頭該如何選擇?

            發布:西安普科科技
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              熟悉示波器探頭的工程師都知道,示波器探頭有X1和X10檔,當測量一個信號時應該如何選擇呢?今天普科科技PRBTEK給大家分享一下:

              1、先我們看它們的區別?

              X1檔,表示信號沒有經過衰減進入示波器

              X10檔,表示信號衰減10倍進入示波器(當示波器也設置為X10檔,直接讀數即可,當示波器設置為X1檔,示波器上讀數應擴大10倍才為真實值)

              我們來看一下示波器探頭的等效電路?

              將探頭模型簡化為RLC電路,如下圖所示:

              

            1.png

              如上圖所示,Rprobe是探頭的輸入電阻,輸入電阻Rprobe越大越好,但是Rprobe是不可能做到無窮大的,它和被測電路產生分壓,使得實測電壓比實際電壓小。為了避免探頭電阻負載造成的影響,一般要求Rprobe要大于Rsource和Rload的10倍以上。大部分探頭的輸入阻抗在幾十K歐姆到幾十兆歐姆之間。

              Cprobe是探頭本身的輸入電容。這個電容不是刻意做進去的,而是探頭的寄生電容。這個寄生電容也是影響探頭帶寬的最重要因素,因為這個電容會衰減高頻成分,把信號的上升沿變緩。通常高帶寬的探頭寄生電容都比較小。理想情況下Cprobe 應該為0,但是實際做不到。一般無源探頭的輸入電容在10pf 至幾百pf 間,帶寬高些的有源探頭輸入電容一般在0.2pf 至幾pf 間。

              Lprobe是探頭導線的寄生電感,通常 1mm 探頭的地線會有大約 1nH 的電感,信號和地線越長,電感值越大。探頭的寄生電感和寄生電容組成了諧振回路,當電感值太大時,在輸入信號的激勵下就有可能產生高頻諧振,造成信號的失真。所以高頻測試時需要嚴格控制信號和地線的長度,否則很容易產生振鈴。

              在使用示波器時,需要對示波器測量通道的耦合方式和輸入阻抗進行設置,耦合方式有AC和DC兩種,輸入阻抗有1MΩ和50Ω兩種。示波器的探頭種類很多,但是示波器的的匹配永遠只有1M 歐姆或50歐姆兩種選擇,不同種類的探頭需要不同的電阻與之匹配。示波器輸入接口的電路示意圖如下圖所示:

              

            2.png

              測量普通信號時一般用DC耦合方式,測試電源的紋波/噪聲時需要使用AC耦合方式,示波器接有源探頭時,輸入阻抗會自動切換到50Ω檔位,接無源探頭時需要手動切換到1MΩ檔位。從電壓測量的角度來說,為了減小對被測電路的影響,示波器應采用1MΩ的高輸入阻抗,但是由于高阻抗電路的帶寬很容易受到寄生電容的影響。所以 1MΩ的輸入阻抗廣泛應用于 500M 帶寬以下的測量。對于更高頻率的測量,通常采用50Ω的傳輸線,所以示波器50歐姆匹配主要用于高頻測量。

              為了更好的說明示波器輸入阻抗及寄生電容對測量通道帶寬的影響,示波器寄生電容的等效阻抗為1/2pifc,再低頻時,C的等效阻抗非常大,大部分電流流過R,當信號頻率提高,阻抗越來越小,輸入阻抗降低,為了降低寄生電容對示波器輸入阻抗的影響,所以在測試高頻信號時,示波器的輸入阻抗設置為50歐姆。

              衰減信號是用探頭,接上這個探頭,并且用x10檔以后,經過探頭到達示波器輸入端的信號幅度衰減到1/10, 并且從探頭輸入端來看,輸入阻抗變為10倍,實際上從示波器自己的輸入端來看,輸入阻抗還是原來的,但對于系統(示波器+探頭)來說阻抗增大為10倍。輸入阻抗高會使輸入信號的損失更小,輸入阻抗相當于信號的負載,輸入阻抗越高,相當于信號的負載越輕。

              2、什么時候使用X1和X10?

              (1)對于未知信號,最好使用X10檔,以免燒壞儀器

              (2)對于比如VCO的VTUNE引腳,最好使用X10檔,因為信號比較敏感。衰減后對信號干擾較少

              (3)測量晶振等內阻較大,輸出阻抗大的線路時,使用X10檔,可以獲得比較精確的幅度值。起到提高輸入阻抗的作用。

              總結:t探頭衰減和輸入阻抗匹配是兩個概念,要區別對待。

              PRBTEK為用戶提供多品牌、多型號的示波器探頭,比如泰克/TEKTRONIX、是德科技/KEYSIGHT、知用/CYBERTEK和品致/PINTECH等國內外知名品牌,如果您在選型或者使用過程中有任何問題,歡迎訪問普科科技PRBTEK官網www.xjjhhl.com

            2023-03-08
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