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【是德科技感恩月征文】示波器无源探头的寄生参数

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tommycheng
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LV6
高级工程师
  • 2018-3-14 17:17:54
示波器,大家自然都会用,只是许多细节往往被工程师们所忽略,比如我们最为熟悉的无源探头,这里主要讨论它的的寄生参数。
我们知道,对于直流或一般低频信号来讲,无源探头等效为特定阻抗R的一段传输线,当信号频率高到一定程度时,则会引入杂散电容和电感,引起高频衰减甚至谐振。下图为安捷伦示波器无源探头。
1.png
讨论这个的原因在于,之前再用现场用安捷伦示波器MSO-X 3054A测试上升时间为480pS的信号总是错误的显示上升时间远远大于该值(数值已忘记,很抱歉,这个是现场测试时的示波器,也是第一次见到这么高大上的示波器,我们小公司可用不起),当然我们不会怀疑带宽不足(500MHz),确忽略了信号在探头处已经失真(当初测试时选择500MHz无源探头,)。选择合适的探头,首先要考虑下探头对测试的影响,下图为BNC型探头的简化模型(实际的更为复杂)。
2.png
上图中,Rprobe大约9M欧姆,Cprobe约为9.5pF,Cable大约为55pF,Ccomp大约在10-25pF,Cscope约为10pF,Rscope约为1M欧姆
首先,探头有输入电阻,一般要求Rprobe要尽可能的大,以减少对被测电路的影响。由于Rprobe不可能做到无穷大,所以被测电压不可能是真实的电压,一般Rprobe会大于元阻抗及负载十倍以上。
其次,探头具有寄生电容,,一般在10-100pF之间。这个电容会衰减信号高频部分,并把信号上升沿变缓。
最后探头还会受寄生电感的影响,一般1mm探头长度会有1nH电感,该电感和寄生电容组成谐振电路,所以在高频测试时要严格控制信号线和地线的长度,以避免高频谐振。
综上,在纹波、高频电路测试中,希望工程师们对探头也加以关系,以免造成错误结果。
3.png
现在安捷伦已改名是德,品质依旧如此,可惜我们小破公司几乎不会用到是德这种高端产品,一个RIGOL也是个宝了,哎。
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