提高示波器測量精確度的方法

帶寬

為了精確地測量頻率響應和快速上升沿，示波器和探頭必須具有足夠的帶寬。一個(gè)好的經(jīng)驗規則是示波器和探頭(探頭也有帶寬限制)的帶寬應該是被測信號最高頻率的3~5倍。-3dB帶寬衰減會(huì )引入30%的幅度測量誤差，因此示波器和探頭的帶寬越寬越好。

兼容性

有一種情況非常普遍，人們使用X公司生產(chǎn)的示波器卻配Y公司生產(chǎn)的探頭進(jìn)行測量。事實(shí)上，示波器和探頭并不總是可互換或可兼容的。最好的做法是使用同一家公司生產(chǎn)的示波器和探頭，從而排除任何潛在的沖突問(wèn)題。

校準

在使用示波器進(jìn)行測量時(shí)最容易忽視的步驟之一是校準。校準是一種簡(jiǎn)單易行的方法，可以確保您的每次測量都是從頭開(kāi)始，不受上次測量的影響。在開(kāi)始測量前應該進(jìn)行手動(dòng)校準，如果示波器帶有自校準功能，您在測量前應該運行這個(gè)功能。欠補償或過(guò)補償的探頭會(huì )引入幅度、上升時(shí)間和被測信號波形失真測量的嚴重誤差。

探頭

為具體的測量任務(wù)選用合適的探頭總會(huì )得到最好的測量結果。通常，對于通用測量，10:1探頭就足夠了;但對于低幅度信號測量，您可能要考慮使用1:1探頭。在進(jìn)行高速測量時(shí)，應該著(zhù)重考慮探頭電容。具有大電容值的探頭會(huì )減緩上升和下降沿，而且在檢測某些器件(例如高速運放)的輸入或輸出端時(shí)，甚至會(huì )引起這些器件產(chǎn)生振蕩。因此，測量高速電路的另外一點(diǎn)考慮是使用有源FET探頭。有源探頭通常具有較低的觸點(diǎn)電容(通常為幾個(gè)pF)和極高的阻抗，因此有源探頭對任何被測節點(diǎn)都呈現極小的負載。

探頭接地

在進(jìn)行高速測量時(shí)，可能犯的最大錯誤是使用探頭接地夾，造成示波器探頭問(wèn)題。使用接地夾相當于在接地路徑中加入了一個(gè)串聯(lián)電感。這個(gè)串聯(lián)電感和探頭電容共同作用，就會(huì )引入振蕩和過(guò)沖。最好的接地連接方法是使用探頭內部的接地屏蔽網(wǎng)，只是您得拆開(kāi)探頭。不過(guò)，這不難做到。首先，從探頭探針上松開(kāi)塑料外皮，把它從探頭上褪下。這時(shí)探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)就露出來(lái)了。然后，把接地夾從探頭上取下，就完成了?，F在可以進(jìn)行測量了，簡(jiǎn)單地測一個(gè)節點(diǎn)，將探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)接到最接近的被測電路接地點(diǎn)。這種方法可以排除任何串聯(lián)電感，幾乎消除了所有的振蕩和過(guò)沖。如果您找不到最接近的接地點(diǎn)，就將一段總線(xiàn)在示波器探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)上繞幾圈，然后再接地。您可以使用幾乎所有的小金屬物件來(lái)做接地連接，我使用過(guò)改錐、紙夾和鑷子。我最喜歡用的是鑷子，因為鑷子的尖端可以戳到接地平面上，也能插到PCB板的元件密集區域內。

差分測量

在進(jìn)行時(shí)差或傳輸延遲的測量時(shí)，請確保使用的是同樣長(cháng)度的兩個(gè)探頭。電纜的傳輸延遲大約為1.5ns/ft。電纜長(cháng)度不一樣會(huì )給你帶來(lái)麻煩。例如，使用一根3英尺和一根6英尺長(cháng)的電纜示波器探頭測量傳輸延遲，電纜長(cháng)度差會(huì )造成大約4.5納秒(ns)的誤差，當要分辨以1ns為單位的測量時(shí)，這是相當大的誤差。

盡管以上這些提示和技巧單個(gè)看上去并不值得注意，但合在一起就能顯著(zhù)提高測量的精確度。即使您在測量中只用了其中幾個(gè)方法但它們仍能確保您每次進(jìn)入實(shí)驗室都能得到快速而可靠的測量結果。