示波器如果用bnc線與被測訊號直接連線,還需要校準嗎?

時間 2021-06-04 14:49:02

1樓:

示波器無源探頭頻率補償(不是問題中所說的阻抗匹配,這是完全不同的概念,作用原理也是完全不同的)是個老生常談的問題,搞清楚這個頻率補償用來補償什麼是問題的關鍵,先給出乙個思考題:1X的無源探頭需要頻率補償麼?

如果學生時代的考試中遇到這樣一道題:示波器的輸入阻抗是多少?回答1MΩ就能得滿分了。

如果問乙個電子工程師同樣的問題,如果回答是1MΩ,那只能算勉強及格,因為幾乎所有的示波器輸入埠的面板上都會標輸入阻抗1MΩ||xpF,而你卻忽略了最常用儀器中非常重要的一項引數。

通常的示波器輸入阻抗在1MΩ||15pF,10X無源探頭為了實現10倍的衰減,會在探頭的最前端串接9MΩ的電阻,簡化的原理圖就像下面那樣。稍微思考一下就知道下面這種衰減方法有問題,因為這不但是乙個衰減器,還是乙個低通濾波器,探頭上串接的9MΩ與探頭電纜的寄生電容C3及示波器的輸入電容C1組成了乙個低通濾波器,頻寬非常低。

簡單的10X無源探頭

解決辦法是頻率補償,因為串接的電阻與寄生電容產生了乙個極點,那就需要乙個零點去抵消,最簡單的方法是在串接的電阻上併聯電容,就像下圖那樣。C2是併聯在電阻上的補償電容,Cvar就是我們調探頭補償的那顆可調電容。理論上很簡單,只要這一對零極點的RC時間常數相等,那麼衰減器得到的頻率響應就是平直的,但寄生電容並不是那麼的受控,所以必須要增加乙個可調電容Cvar去調節其中的乙個RC時間常數以達到頻率補償的目的,這就是為什麼使用無源探頭的第一件事是調節好探頭補償。

這裡再給出乙個思考題:為什麼幾乎所有的示波器調節探頭補償的方波都是1kHz。

有頻率補償的10X無源探頭

頻率補償調節

現在問題的答案就很明顯了,使用同軸線不需要調節頻率補償,因為根本不存在頻率補償的問題,1X探頭也是同樣的道理。

無源探頭更詳細的原理可以看看我寫的這篇文章

蔣宇辰:拆個示波器無源探頭,看看裡面到底有啥秘密

使用同軸線將DUT和示波器連線又會存在其他的問題,如果整個測試環境不是阻抗匹配好的話,這樣的連線方法獲得的可用頻寬通常很低,在50MHz以下(反射和駐波影響系統頻率響應的平坦度以及頻寬)。這個時候需要做的工作不是校準或者補償,而是去驗證系統的頻率響應,因為你沒有補償或者校準的手段,只能確認這套系統可用的頻率範圍。

電子工程的知識碎片化確實很頭疼,沒有什麼特別好的資料能夠非常全面的概括大部分內容,只能一點點積累了。儀器的使用當然是看各個儀器製造商提供的文件,一手的知識才是最全面和嚴謹的。

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