如何校準x10示波器探頭
有兩種補償?shù)念愋停旱皖l補償和高頻補償。校準按鍵通常設置在探頭的兩端,如圖1所示。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201701/336992.htm圖1:MI103探頭微調(diào)器位置
低頻補償
低頻補償(LFC)需要在kHz范圍內(nèi)調(diào)整X10探頭的頻率響應。低頻補償必須在高頻補償(HFC)之前進行。
圖2顯示了一個典型的探頭模型。Cp是在放置在探頭尖端的耗散電容。R1是一個9MΩ的串行電阻,用來隔離電纜電容和被測設備的輸入。其組成示波器的一個帶有1MΩ輸入阻抗的10:1Rscope衰減器。
圖2:示波器探頭模型
Ccomp1是一個可變電容,組成探頭低頻補償?shù)恼{(diào)整部分。Cp是用來調(diào)整R1和Ccomp1的時間常數(shù)來匹配Cscope、Ccable和Rscope設定的時間常數(shù)。實際上,我們在高頻段(100 kHz以上)有一個直流電阻分壓器和一個電容分壓器。Ccomp1置放在MI103探頭的頂部實現(xiàn)微調(diào),靠近衰減開關(guān)。Ccomp2和Rcomp是用在探頭的高頻補償(HFC)部分,詳細情況將在下一節(jié)討論。
最簡單的對探頭進行低頻補償?shù)姆椒ㄊ禽斎胍粋€相對邊沿變化較慢的方波,但重要的是,不能過沖。
圖3顯示的是如何通過波形判斷低頻補償是否合理。低頻補償過多,探頭的高頻(HF)增益將會比它的低頻(LF)增益高。低頻補償過少,高頻增益將會低于低頻增益。
圖3:低頻補償
高頻補償
影響探頭的高頻率響應的兩個不定因素:電纜阻抗以及示波器的輸入阻抗。示波器的輸入端通常不是一個理想的電容,它會帶有一些串聯(lián)電感使得電路不具有非線性。
圖4顯示了在示波器的輸入端放置一個陶瓷芯片電容器時的典型特征。由于電容的串聯(lián)電感在存在,阻抗在它開始再次增加之前會隨著頻率變化有一個微降的過程。最低阻抗點的頻率就是電抗和容性阻抗相等時的共振頻率。
圖4:陶瓷電容器特性
由這張圖我們可以看出,在甚高頻(VHF)的情況下,示波器輸入端并不是由簡單的一個電阻與一個電容并聯(lián)組成,還需要進一步考慮PCB復雜的非線性特征。高頻示波器的輸入阻抗由一個1MΩ的接地電阻、耗散電容和電感組成。它們都有與自己的串聯(lián)和并聯(lián)的電感和電容元件,而這些往往在甚高頻的情況下具有非線性特性,這使得情況進一步復雜。
為了補償非線性,往往在高頻探頭的BNC輸入端嵌入一個非常小的電容和一個串聯(lián)電阻進行分流。這可以用在更高頻率的任何非線性區(qū)域,在的超過探頭測試范圍也不會造成嚴重的過沖。
Rcomp和Ccomp2是探頭的高頻調(diào)諧元件。該電路是經(jīng)常在PCB的BNC連接器屏蔽的情況下使用,以盡量減少電纜和噪聲拾取的影響。Pico公司的MI103探頭有兩個這樣的RC網(wǎng)絡,每個都有自己的可調(diào)電阻。一個控制中頻段,另一個控制高頻段。兩者會互相協(xié)調(diào)以到獲得更好的響應曲線。
要進行高頻探頭補償,必須輸入一個邊沿變化非常快的方波。該波形必須具有很少或沒有過沖的快速邊沿(比探頭上升時間短3X)。Pico采用過沖不到3%的信號發(fā)生器和一個非常短暫的上升時間。同時,應考慮脈沖發(fā)生器的50Ω端接器的電壓駐波比,低端的端接器可能造成額外的過沖。
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