示波器探頭基礎(chǔ)入門指南(下)

此時(shí)探頭的寄生電感、寄生電容以及待測(cè)信號(hào)源構(gòu)成諧振回路，出現(xiàn)諧振效應(yīng)，諧振頻率為:

其中，Lcon為探頭寄生電感，Cin為輸入電容。如果諧振頻率剛好落在探頭帶寬范圍之內(nèi)，則在測(cè)試此頻率的信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。

為了降低這種效應(yīng)，使用者往往使用最短的地線，從而減小探頭的Lcon寄生電感，使得fresonance諧振頻率最大化，從而超出示波器探頭的帶寬范圍，也就進(jìn)一步有效避免了諧振效應(yīng)。

探頭地線的長度嚴(yán)重影響諧振效應(yīng)，以下圖片充分說明了地線長短對(duì)波形上升沿測(cè)量的影響。

圖13不同長短的底線的諧振效應(yīng)

由圖示可知，地線越短，諧振效應(yīng)越小，上升沿引起的振鈴現(xiàn)象越不明顯，此時(shí)的測(cè)量精度也就越高。所以，在測(cè)試環(huán)境允許的情況下，盡可能地使用更短的地線。

3.4 浮地測(cè)量問題

測(cè)量差分信號(hào)時(shí)，我們往往面臨以下3種選擇：

• 使用兩個(gè)通道CH1、CH2，分別測(cè)試差分信號(hào)兩端，然后相減；

圖14使用兩個(gè)單端探頭測(cè)量差分電壓

• 使用差分探頭測(cè)試；

圖15使用差分探頭測(cè)量差分電壓

• 直接使用單端探頭浮地測(cè)量；

圖16使用浮地的方法測(cè)量差分信號(hào)

第1種方法需要兩個(gè)通道及探頭之間的完全一致性。即便如此，兩個(gè)通道上產(chǎn)生的不同噪聲也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響，此種方法測(cè)試的CMRR共模抑制比很差，不作推薦。

第2種方法是最值得推薦的方法，使用差分探頭具有高CMRR（在《示波器探頭綜述（上）》有記載），測(cè)得數(shù)值精確。

然而，差分探頭往往價(jià)格昂貴，并非所有客戶愿意花重金采購。因而就有了第3種方法，使用單端探頭對(duì)差分信號(hào)直接進(jìn)行浮地測(cè)量。

差分信號(hào)兩端一正一負(fù)，如果要使用單端探頭進(jìn)行探測(cè)，往往將單端探頭的地端與差分信號(hào)的負(fù)端相接。而單端探頭接上示波器后，探頭地線會(huì)與示波器電源地線共地，從而將差分信號(hào)的負(fù)端拉至地，對(duì)原始差分信號(hào)有影響。因此，有人想到浮地測(cè)量的方法，即將示波器電源地線剪斷，使示波器浮地。

浮地測(cè)量在電源測(cè)試中可能會(huì)造成觸電危險(xiǎn)，因?yàn)橛行┎罘蛛妷旱呢?fù)端高達(dá)負(fù)的上百上千伏。在測(cè)試過程中，如果人手不小心觸碰到示波器其他通道的BNC接地殼，則會(huì)觸電！因此，浮地測(cè)量不是推薦的測(cè)量方法。

圖17浮地測(cè)量帶來觸電危險(xiǎn)

除了以上3種常見測(cè)量方法之外，還可以使用通道隔離的示波器，或者使用隔離電源對(duì)示波器供電的方法。在此就不作詳述了。

3.5 其他品牌探頭兼容性問題

我們?cè)谌粘Ｊ褂檬静ㄆ鲿r(shí)經(jīng)常出現(xiàn)原始匹配探頭丟失或損壞的情況。此時(shí)，能夠解決問題的辦法通常是拿手頭上其他品牌的探頭臨時(shí)配合示波器使用。很多人不了解具體情況，插上示波器探頭就開始測(cè)試，這樣往往測(cè)得的數(shù)值存在很大偏差，是不可取的！

并非不同品牌示波器和探頭不能配合使用，實(shí)際上，目前市面上絕大多數(shù)品牌示波器的無源探頭均具備統(tǒng)一的BNC接口，可以與其他品牌示波器配合使用。但是在正式測(cè)量之前，有幾點(diǎn)需要注意。

首先，一般示波器無法自動(dòng)識(shí)別其他品牌探頭的衰減比（衰減因子），所以在與其他品牌探頭一起使用時(shí)，需要在示波器上手動(dòng)設(shè)置探頭衰減比，這樣才能防止測(cè)量值偏差10幾倍甚至上千倍的錯(cuò)誤。

其次，不同品牌的示波器和探頭之間同樣存在不匹配問題，即前面所述探頭補(bǔ)償問題。所以，在測(cè)試之前，需要對(duì)探頭進(jìn)行補(bǔ)償。

此外，不同廠家的有源探頭（包括有源單端、有源差分、部分電流探頭等）甚至部分無源探頭設(shè)計(jì)為獨(dú)特接口標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)此類探頭，有時(shí)可采用不同的轉(zhuǎn)換接頭使用，如R&S為有源探頭提供的BNC轉(zhuǎn)N型的RT-ZA9轉(zhuǎn)接頭等。而大多數(shù)不具備轉(zhuǎn)接頭的探頭則無法與其他品牌示波器通用。