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如何使用示波器探頭對被測電路進(jìn)行檢測

廣州德肯電子股份有限公司 ? 2023-12-08 16:14 ? 次閱讀
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對電路信號進(jìn)行檢測之前首先要知道被測電路是什么電路,被測信號是什么信號。盲目地測試或者使用不正確的測量方法,有可能得到錯誤的波形甚至損壞儀器危及安全。

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什么是差分信號?什么是單端信號?

差分傳輸是一種信號傳輸?shù)募夹g(shù),區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號線一根地線的做法,差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號,這兩個信號的振幅相等,極性相反,相位相差180度。那么,在這兩根線上傳輸?shù)男盘柧褪遣罘中盘枴2罘謧鬏數(shù)奶匦砸馕吨罘中盘柧褪浅蓪Τ霈F(xiàn)的信號。同時,因為成對存在的關(guān)系,差分信號的兩條信號傳輸線可以互為參考點,也可以在電路系統(tǒng)上以系統(tǒng)地作為參考點。因此,準(zhǔn)確測量差分信號的幅度、相位和頻率是非常重要的。

單端信號是指只用一根導(dǎo)線或者一條線路傳輸?shù)男盘枺话闳‰娐废到y(tǒng)地作為它的電壓參考點。這也可以理解為單端信號就是在同一條線路上傳輸?shù)模c系統(tǒng)地之間的電勢差。

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為什么有些信號采用差分傳輸方式,不采用單端傳輸?shù)姆绞剑?/p>

相比于單端傳輸而言,差分傳輸抗干擾能力更強(qiáng)。因為差分傳輸兩條線路緊挨著,干擾噪聲幾乎在同時等值的被加載到兩根信號線路上,我們可以看作差分傳輸兩條線路收到的干擾信號其差值為0,即,噪聲對差分信號的邏輯意義不產(chǎn)生影響。單端傳輸因為其參考點為系統(tǒng)地,那么這個干擾噪聲的影響會直接反饋到信號接收端。

差分傳輸?shù)姆绞綔p小了潛在的電磁干擾(EMI)。由于兩條信號傳輸線路靠得很近且信號幅值相等,這兩條信號傳輸線路與地線之間的耦合電磁場的幅值也相等,同時他們的信號極性相反,使得其所產(chǎn)生電磁場將相互抵消。因此對外界的電磁干擾也小。

差分傳輸方式時序定位更準(zhǔn)確。差分信號的接收端可以根據(jù)兩條信號傳輸線路幅值之差發(fā)生正負(fù)跳變的點,作為判斷邏輯0/1跳變的點。而單端信號通常以電壓閾值作為信號邏輯0/1的跳變點,單端傳輸受電壓閾值與信號幅值電壓之比的影響較大,不適合低幅度的信號。

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示波器探頭

示波器探頭不僅僅是把測試信號連接到示波器輸入端的一段導(dǎo)線,它更是測量系統(tǒng)的重要組成部分。示波器探頭有很多種類型號各有其特性,以適應(yīng)各種不同的專門工作的需要,其中一類稱為有源探頭,探頭內(nèi)包含有源電子元件,可以提供衰減或放大能力;不含有源元件的探頭稱為無源探頭,其中只包含無源元件如電阻電容。這種探頭通常對輸入信號進(jìn)行衰減。

目前使用最為廣泛的就是無源探頭,無源探頭以其經(jīng)濟(jì)性和耐用性深受用戶的喜愛,PINTECH品致的CP系列探頭就是這一類型的探頭。

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示波器差分探頭是一種專為測量差分信號而設(shè)計的探頭。它通常由兩個探頭組成,分別連接到差分信號的兩條傳輸線路上。示波器差分探頭能夠?qū)⑦@兩個信號相互抵消(共模抑制),只留下差分信號進(jìn)行測量。例如PINTECH品致的有源差分N、DP系列探頭,用于高壓的高壓差分PT-5000系列探頭,都是不錯的選擇。

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除了測量電壓的探頭之外,測量時對于電流探頭的應(yīng)用也不少。PINTECH品致的交流測試環(huán)PT7802/7803可以看作是無源的電流探頭,其次,PINTECH品致還有各方面測量電流的探頭,大電流、小電流、高頻、低頻等等。

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使用示波器探頭的步驟

1. 確認(rèn)探頭型號及規(guī)格符合探測要求,確認(rèn)測試信號在探頭參數(shù)范圍內(nèi),超過測試范圍會導(dǎo)致測試設(shè)備損壞,因此在進(jìn)行測量前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行確認(rèn)。

2. 連接示波器探頭。將探頭的BNC接線端接到示波器上,接地引線連接到信號的系統(tǒng)地引腳上,無源探頭探測端鉤住所需測量的單端信號引腳,差分探頭則將兩個信號引腳連接到差分信號傳輸線路上。

3. 設(shè)置示波器的觸發(fā)菜單。根據(jù)實際需求,選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)方式。以PINTECH品致示波器MDO704為例,設(shè)置示波器觸發(fā)方式如下:單觸類型如邊沿觸發(fā)(如圖)、脈寬觸發(fā)等,要注意選擇信源(觸發(fā)通道)及觸發(fā)時間、觸發(fā)大小(如圖右方黃色三角形)一般取整個波形峰峰值的一半、耦合方式(直流耦合或交流耦合),斜率即(上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)),最后是抑制模式,連續(xù)的周期信號可以選擇自動觸發(fā),脈沖的瞬時信號可以設(shè)置正常觸發(fā)或者單次觸發(fā)。

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4. 調(diào)整示波器的垂直和水平縮放(即V檔和S檔)。根據(jù)差分信號的幅度和頻率,調(diào)整示波器的垂直縮放和水平縮放,確保測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。一般取上下各占四格,周期信號顯示兩個完整周期為佳。

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5. 進(jìn)行信號測量。可以根據(jù)實際需求,設(shè)置所需測量的數(shù)據(jù),如上圖所示,可以點擊測量,選擇所需測量的數(shù)據(jù)內(nèi)容,如峰峰值,頻率等,再選擇測量的通道,最后點擊添加測量。觀察信號的波形和特征,再結(jié)合示波器測量出來的數(shù)據(jù),對測量出來的結(jié)果進(jìn)行分析。


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使用示波器探頭的一些技巧和注意事項

1. 使用保護(hù)電阻。差分探頭的引腳可能存在電壓過高的風(fēng)險,因此使用保護(hù)電阻可以有效避免引腳損壞。

2. 接地方式的影響。不管單端信號還是差分信號的測量都對接地非常敏感,不同的接地方式可能會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。

3. 校準(zhǔn)差分探頭。定期校準(zhǔn)差分探頭可以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

4. 注意信號傳輸線的長度和阻抗匹配。差分信號的傳輸線應(yīng)具有相同的長度,并保持合適的阻抗匹配,以避免信號失真。

5. 避免電磁干擾。在進(jìn)行測量時,應(yīng)盡量避免電磁干擾的環(huán)境,并注意屏蔽探頭和信號線,以保證測量信號的純凈性。在理想情況下,探頭位置、被測線路位置和手的位置都不應(yīng)造成探頭測量結(jié)果的變化。但在大多數(shù)情況下都并非如此,探頭、手和被測線路位置都會給未經(jīng)屏蔽的傳輸線造成很大的影響。

6. 對精度要求不高的差分信號,在只有無源探頭的情況下,可以使用雙對地測量的方式進(jìn)行測量,既對差分信號的兩條信號傳輸線路分別進(jìn)行單端信號測量,再對波形進(jìn)行互減,就得到差分信號的輸出波形,在有互減功能的示波器上,可以比較方便的顯示出差分波形。

7.電流探頭因為工作時磁芯會發(fā)熱的緣故,因此要注意控制測量時間,連續(xù)測量的時間不能過長,否則可能會導(dǎo)致磁芯過熱影響精度,甚至?xí)p毀電流探頭。

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談?wù)撆c思考:

由于存在地彈噪聲、串?dāng)_和電磁干擾的問題,在條件允許的情況下,逐漸的會有更多人選擇使用差分傳輸?shù)姆绞絹泶鎲味藗鬏敚罘謾z測也將會成為必不可少的內(nèi)容與要求。有源差分探頭中信號連接之間有效地平面較之大多數(shù)無源探頭更為理想,他對單端信號的測量是否也會比無源探頭更好呢?有源差分探頭是否會成為未來更為主流的測量工具呢?

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