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四种常见的示波器探头 ——成也探头,败也探头

描述

我们常常比较关注示波器本身,而忽略了探头的选择。实际上探头是介于被测信号和示波器之间的中间环节,如果信号在探头处就已经失真了,那么示波器做的再好也没有用。

 

在实际测试过程中,我们应当选择合适的示波器探头,才能得到准确的测试结果。探头的性能会对最终的测试结果产生直接的影响,用对了可以成就高性能、高精度的测试,用不好也会成为高端示波器性能表现的瓶颈。

 

一、探头分类

常见的示波器探头有四种:无源探头、有源探头、差分探头和电流探头。

1. 无源探头

衰减无源电压探头是最常用的探头,常见的无源探头带宽都在500MHz以下,大部分中低端示波器都会标配两支或四支无源探头,它是一种非常方便、价格相对便宜的探头。高压探头和传输线探头也是属于无源探头的范畴。

2. 有源探头

有源探头输入阻抗高,带宽也可以做到很高。有源探头的不利条件是成本高,尺寸大,也需要电源进行供电。

3. 差分探头

差分探头分为有源差分探头和高压差分探头。测试高速信号,特别是差分信号时,只能使用对应的有源差分探头来测试。有源差分探头具有低的负载效应,更高的信号保真度,高动态范围以及微小的温漂等特点。而在很多高压信号的测试上,一般使用高压差分探头测试。

4. 电流探头

用示波器来测试电流就会用到电流探头,常用的电流探头是利用霍尔原理来制作的。它通过测量电路周围磁场的变化来获得电流信号。在选择电流探头时应该注意几个主要参数:待测物电流大小、电流频率、交流还是直流、钳口的形状和大小、供电方式、接口形式等。


二、探头附件

 

示波器探头通常会带一些附件,例如色环、调节棒和探头保护帽。

1. 色环

红黄绿蓝色的圆圈状东西,就是色环。可以看到,摊头上已经套了两个蓝色的。这个色环是塑料材质,一端开口,可以随时卸下来换上别的颜色,色环不会对被测电路产生影响,只是辅助识别的作用,用在示波器有多个探头的场合。如下示波器的探头插口,可以看到有两种颜色。

如果探头和示波器是配套的,你可以发现你的探头已经配好了红色和蓝色的色环,你只需要在使用的时候按照相同的颜色查到示波器插头插口即可。插反也不会对测量有电路影响,只是在测量的时候好区分。如果你的探头用坏了,从某宝或市场买来一个,首先得把相应的色环装好,以便区分探头通道。

 

2. 调节棒

文章开始的第一张图中,最黑的那个棒棒就是调节棒,在最前面有一个扁平的不锈钢,形似改锥,这个调节棒就是一个改锥,用来调节探头的补偿电容,把你的探头拿出来,找到螺丝孔,如下图,探头补偿电容调节孔在插口处,有的在探针那一端。

什么时候需要调,调到什么程度?调节方法:找到示波器的校准信号输出端口,如下图,将探极接到信号输出端口,示波器会出现1KHz的方波型号,观察信号的波形,调整到很规整为止。

3. 探针保护帽

把探极勾摘掉以后,漏出探针的图片,常用来测试IC的管脚。看着探极的探针,当你的用它测量IC的某个管脚时,会不会发生不小心碰到周边管脚或者使得两条管脚短路的情况?这时候,探针保护冒就起作用了。选择合适的探针保护帽直接套上去即可。

三、探头校准

拿到探头,先要校准,什么样的探头需要校准?除无衰减的探头(1:1)外,都需要校准。校准是探头首次与一台示波器使用时必须需要校准,换不同的台式示波器测量时,都要校准。

 

无源探头的校准:校正补偿电容。用螺丝刀调节无源探头上的校正电容,使其波形尽量呈矩形,也就是与示波器良好匹配。

 

有源探头的校准:校正直流偏移。有源探头内含放大器等有源器件,因温漂等原因而使其在不同环境中引入直流偏移不同。使用前,先插到示波器上预热几分钟,然后进行一次校准。探头接好示波器面板自带的1KHz0.5V的信号,按VerticalàCal Probemain),稍等几分钟后示波器就自动校准好了。

 

电流探头的校准:探头接在示波器的通道1上,按下电流探头上“DEGAVSS”和“BALANCE”按钮调校和校零,校零好后,示波器上CH1显示出单位“mA”。

 

四、注意事项

  • 手不要触摸探头;

  • 探头地就近接被测信号的地;

  • 探头探针就近接被测信号管脚,探头要尽量与电路板PCB板面垂直;

  • 测量时,尽量减小探头探针与探头地所构成环路的面积;

探头的地线不要悬空,只能接电路板上的地线,不可以搭接在电路板的正负电源端


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