电子产品的生产与检验 8.2.2项目课件（40个） 39.示波器测试理论及应用.ppt

示波器测试理论介绍及应用 示波器测试理论介绍及应用 探头的类型 理想的电压探头 理想的探头将不影响信号的测量 带宽无限 零输入电容 无穷大输入电阻 无限动态范围 衰减为 1 零延时 零相移 机械尺寸与待测点十分吻合 无源电压探头 电压探头的等效电路 探头对被测点的影响（一） 不加探头 Gain = - RC / RE 加探头 探头对被测点的影响（二） 例如：Rc＝10K? Re＝10? Cc= 100pF Rp＝1M? Cp=20pF 原电路增益和截止频率： 增益＝ 1000 截止频率 ＝ 1/2 *?*10k ? *100pF=160KHz 接入探头后的增益和截止频率： 增益 ＝ 990 截止频率＝ 1/（2 *?*9.90k ? *120pF）=134KHz 1:1无源探头（导线） 优点: 1X (无衰减) 价格便宜 缺点: 端接 输入阻抗很低 低阻匹配探头 由于电缆被它的特性阻抗终端, 输入端可看成50 W , no L or C. 不需要补偿 0.5 pF 电容是一个加速电容用于补偿电缆的集肤效应 （skin-effect）. 低阻匹配探头 10:1高阻无源探头 优点 高输入电阻 宽动态范围 价格便宜 坚固耐用 输入电容小于 C vs 1X Probe 缺点 高输入电容C 与50欧姆系统不兼容 必须经过补偿 典型的10：1无源探头 － P6139A 标准附件 与各种电路连接的附件 探头附件 探测小尺寸电路 各种探头附件应对小尺寸电路 各种探头附件应对小尺寸电路 无源探头选型考虑的因素 示波器 带宽： 探头带宽大于等于示波器带宽 输入电容 探头电容补偿范围必须覆盖示波器的输入阻抗 例如：P5050、P6139A 倍率读出支持 自动读出衰减倍率，直接得到实际数值 负载效应 示波器是50? 还是1M? 输入阻抗 无源探头选型考虑的因素 应用 电路设计 维修 生产 测量的信号 探头对电路的负载效应 信号上升时间 信号峰值 信号幅度 典型的探头 探头输入阻抗 等效负载 CMOS Drive 25 pF Load 3.0 pF per gate 其他问题 补偿 系统的带宽 幅度的精度与频率的关系 接地 结构 探头补偿 探头补偿 探头补偿效果 探头补偿 接地线效应 在实际的测量中，测量性能常常由探头的接地线来定,而不 是探头和仪器的带宽或输入阻抗. 接地线效应 接地线效应 消除测量噪声的技巧 噪声的来源：地回路噪声 尽量使用同一交流电 使用阻抗稳定网络 使用差分探头 使用隔离变压器 消除测量噪声的技巧 噪声的来源：空间干扰噪声 探头尖与地线短接时还存在的噪声 可以通过去掉探头判别 可以通过短接后探测电路的方法判别噪声来源。 尽量缩短探头地引线 探头导线不要与任何信号/电源线绞缠 有源探头 高输入阻抗缓冲放大器置于探头前端用于驱动传输线 关于信号保真度的探头问题 探头的带宽/上升时间 探头的动态范围 探头的负载效应 探头的接地效应 探头的共振效应 有源探头 优点 低输入电容 高带宽 高输入电阻 R 适合 50 W 或1 MW 无须补偿 缺点 造价较高 动态范围比较小 较易损 需要供电 TekProbeTM 探头接口 使用有源探头的好处 使用简便 使用相应仪器提供供电 示波器 AutoCal 功能自动补偿探头的漂移和偏置 自动读出功能消除读数误差 自动端接电阻判断，消除手动设置 (TEKPROBETM ) 更宽的动态范围，满足当今大多数逻辑电平测试要求 可变直流偏置，将关心的信号偏置到示波器的线性范围。探头的偏置可以通过匹配的仪器面板或者探头本身的旋钮控制 选择有源探头的原则 特殊的情况:示波器测量 传统的示波器探头: 也是一种差分探头，只是另一侧是地电位 单端探头在什么情况下会有问题? 参考点不是地 浮动测量 平衡信号 由于引入了交流地回路,以地作为测量参考会有问题 小信号 高频信号 浮动测量 方法一:将示波器与地分开 悬浮示波器 问题 潜在的 危险 可能损坏示波器 可能损坏被测系统 结果是波形扭曲,测量有误差 不要悬浮示波器! 不要断开示波器的电源地线! 非常的危险 得到一个错误的测量 可能危及到示波器 过分的容性负载可能危及到被测系统 有安全的变通办法! 方法二:探头隔离 方法三:隔离示波器 方法四:差分探头 隔离器与差分探头比较 隔离器与差分探头比较 差分放大器 具有平衡输入阻抗交换两端不影响测量. 探头隔离器 没有直流泄漏至地的路径 CMRR at DC 平衡信号 探头的两根引线都有信号 探头的两根引线具有等效的源阻抗 例子 电话 线 录像机的 磁头 信号 高速 (tr 2ns) 在高速数字系统里,地线不是真正意义上的地