為什么示波器探頭使用不同的方法測量,波形(測量范圍)也會不同?
工程師朋友們是否注意到這種現象?
科瑞杰-使用不同的探頭組合測量同一個對象,觀測到的波形會發生變化。
而同樣的探頭,使用不同的方法測量,波形(測量范圍)也會不同。
試試看,用橫河DLM5000示波器觀測200MHz的LVDS信號的結果會怎樣?

上圖左側與中間為使用無源探頭但地線接地方式不同后產生的測量結果。
右側為使用了有源探頭測量出來的結果。
這種情況,如何辨別哪個波形測量結果是正確的呢。
通常我們使用示波器測量波形,不會用多個方法反復測量同一種波形。但是通過不同測試方法的對比,可以顯而易見地察覺到這些方法測量結果的差異。顯然有源探頭的測量結果更精確。由此希望大家能夠注意到,無源探頭與有源探頭性能上的差異,導致其探測到的波形也會有所不同。但是即便使用同樣的探頭,用法不同,波形也會有所不同(見左側1和2)。所以,選對探頭,選對方法,才能準確復現原波形。
下面,我們來看看為什么探頭使用方法不同觀測到的波形會發生不同?
這是探頭的基本構造和原理決定的。
探頭的作用
探頭是用來從被測量對象身上拾取信號傳送到示波器的工具,主要由探頭頭部、電纜、校正盒組成。探頭被用來連接被測量電路與示波器,為了實現精確測量,對探頭的要求非常之高。

判斷探頭是否適用,有如下3個基準:
物理接觸
對電路的影響程度
傳輸信號的失真程度
能夠滿足測量要求,精確復現波形的,就是理想中的探頭——
忠實性
可以不失真地傳送波形,忠實復現波形。
低負荷
不會對測量對象產生影響。
安全性
可以安全地拾取信號,傳送信號。
抗噪聲
在傳送信號時不混雜噪聲
但是,“理想”的探頭,在現實中并不是真實存在,我們能做的就是無限接近“理想”。探頭或多或少都會對測量對象產生影響,因而也會影響到測量結果。探頭影響測量結果是不能避免的,所以在此基礎上正確理解測量結果顯得尤為重要。
探頭種類
不同的探頭適用于不同的環境。選擇最合適的探頭是測量的弟一步。
首先需要了解需要測量的信號。
電信號基本就是測量電壓或電流,頻率高或低、振幅多少、測量對象的輸出電阻高或低、差分是否需要通過絕緣來測量等。
理解了測量對象,就可以從種類豐富的探頭中做出選擇。
市場上有對應測量高電壓、高速信號或用于多種場景的豐富的探頭類型。

對于電流探頭,因其可以進行非接觸式測量,所以不會對測量對象產生過大的影響。
下期我們著重看看電壓探頭應該如何選擇?
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