示波器無源探頭的使用方法

進(jìn)行探頭補(bǔ)償調(diào)節(jié)

除了輸入電阻之外，所有示波器還具有特定的固有電容。此電容一般較低，通常為數(shù)十微微法拉。這不會給直流測量造成問題。這在交流測量中非常重要，因?yàn)殡S著頻率增加，輸入電容開始起到低通濾波器的作用，而探頭補(bǔ)償用于將示波器的固有輸入電容與探頭尖、端的電容相匹配，這將有效減少所測信號的幅度和脈沖波形誤差。

如果探頭未經(jīng)補(bǔ)償或補(bǔ)償不佳則會導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，包括幅度不準(zhǔn)確，以及波形失真，特別是信號的上升和下降邊沿失真；如前面所述，探頭補(bǔ)償主要是針對高頻交流成分進(jìn)行補(bǔ)償，所以當(dāng)信號頻率增加時，探頭補(bǔ)償不佳會導(dǎo)致的測量不準(zhǔn)確性更大。

幾乎所有示波器都具有一般以 1000 Hz 頻率運(yùn)行的內(nèi)置方波發(fā)生器。此發(fā)生器通常標(biāo)為“Probe Comp."，并且使用方波和接地符號表示。

圖表 1 Probe Comp.

將探頭尖、端連接至方波源，探頭接地線接地：

圖表 2 補(bǔ)償步驟1

然后使用絕緣螺絲刀或工具調(diào)整電容，直到方波補(bǔ)償信號盡可能呈矩形：

圖表 3 補(bǔ)償步驟2

補(bǔ)償信號的頂端基本呈水平時，表明探頭得到適當(dāng)補(bǔ)償。過補(bǔ)償探頭會在信號的上升沿產(chǎn)生過沖，而欠補(bǔ)償探頭會在信號的上升沿產(chǎn)生下沖。

圖表 4 探頭補(bǔ)償示例

對于過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償探頭，補(bǔ)償電容會進(jìn)行調(diào)整直至波形具有良好的方形邊緣。通常這只需稍加轉(zhuǎn)動即可。

請注意，方波或矩形波具有高頻和低頻分量，因此可用于探頭補(bǔ)償。

應(yīng)該在使用探頭或執(zhí)行重要測量之前補(bǔ)償探頭。由于不同示波器的輸入電容各異，因此將探頭用于不同的示波器時也需要進(jìn)行補(bǔ)償。在同一示波器的不同端口之間移動探頭通常無需進(jìn)行補(bǔ)償。但是，頻率信號越高，探頭補(bǔ)償越重要。

正確連接地線

在使用無源探頭之前，首先要確保地線連接正確。將探頭的地線夾牢固地夾在被測電路的接地位置上，盡量使地線夾靠近被測信號點(diǎn)，以減少地線的電感和電阻帶來的影響，降低測量誤差。同時，要檢查地線是否完好無損，避免因地線接觸不良導(dǎo)致信號不穩(wěn)定或測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

選擇合適的衰減系數(shù)

根據(jù)被測信號的幅值大小，選擇合適的衰減系數(shù)。如果信號幅值較大，可以使用較大衰減系數(shù)的探頭，如 100:1，這樣可以將信號衰減到示波器合適的測量范圍內(nèi)。如果信號幅值較小，則選擇較小衰減系數(shù)的探頭如 10:1，以保證信號在示波器上能夠清晰地顯示出來。在連接探頭到示波器后，一般情況下還需要在示波器上設(shè)置對應(yīng)的探頭衰減系數(shù)，以便示波器能夠正確地對信號進(jìn)行測量和顯示。

但是在某些情況下，示波器可以檢測出是 1x 還是 10x 探頭，并自動調(diào)整設(shè)置。這是因?yàn)樵S多 10x 探頭在示波器側(cè)都有一個金屬探針，如果金屬探針與示波器輸入端的感應(yīng)環(huán)接觸，示波器即知道正在使用 10x 探頭。

部分探頭可以通過移動側(cè)邊上的開關(guān)以用作 1x 或 10x 探頭。此類探頭被稱為可切換探頭。使用可切換探頭時，如果未自動檢測到探頭衰減，確保相應(yīng)調(diào)整示波器設(shè)置。

示波器無源探頭的常見故障及解決方法

信號失真

如果在測量過程中發(fā)現(xiàn)示波器顯示的信號波形失真，可能是由于探頭的帶寬不足、輸入電容未補(bǔ)償好或者探頭損壞等原因?qū)е碌?。首先可以檢查探頭的帶寬是否滿足被測信號的要求，如果帶寬不夠，需要更換更高帶寬的探頭。然后檢查探頭是否已經(jīng)進(jìn)行了正確的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，重新進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)操作。如果經(jīng)過這些操作后信號仍然失真，可能需要檢查探頭內(nèi)部的電路是否損壞，如電阻、電容等元件是否出現(xiàn)故障，必要時可以更換探頭。

信號衰減異常：

當(dāng)發(fā)現(xiàn)示波器顯示的信號幅值明顯偏離實(shí)際預(yù)期值時，可能是探頭的衰減系數(shù)設(shè)置不正確或者探頭內(nèi)部的衰減網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。首先要檢查示波器上設(shè)置的探頭衰減系數(shù)是否與實(shí)際使用的探頭衰減系數(shù)一致，如果不一致，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。如果設(shè)置正確，可以嘗試更換探頭或者檢查探頭內(nèi)部的電阻、電容等元件是否正常，以確定是否存在故障。

探頭尖、端損壞：

在使用過程中，如果探頭尖、端受到撞擊、擠壓或者過度磨損，可能會導(dǎo)致尖、端損壞。損壞的探頭尖、端會影響與被測信號點(diǎn)的接觸質(zhì)量，從而導(dǎo)致信號不穩(wěn)定或者測量誤差增大。對于損壞的探頭尖、端，應(yīng)及時進(jìn)行更換，以確保測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

總之，示波器無源探頭雖然看似簡單，但它是電子測量中至關(guān)重要的重要工具。了解其工作原理、參數(shù)、正確使用方法以及常見故障處理，對于準(zhǔn)確地進(jìn)行電子電路信號測量和分析具有重要的意義，能夠幫助工程師和技術(shù)人員更好地開展電子設(shè)備的研發(fā)、調(diào)試和維護(hù)等工作。

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