雖然進行精確的高速示波器測量可能具有挑戰(zhàn)性,但是運用一些簡單提示和技巧可以顯著改善測量結(jié)果。本文收集了一些容易實施的方法,可以確保您的每次時域測量都能夠快速準確地得到結(jié)果。盡管其中有些方法看上去很基本,然而令人感到驚訝的是,它們卻常常被人們忽略。
帶寬
為了精確地測量頻率響應(yīng)和快速上升沿,示波器和探頭必須具有足夠的帶寬。一個好的經(jīng)驗規(guī)則是
示波器和探頭(探頭也有帶寬限制)的帶寬應(yīng)該是被測信號最高頻率的3~5倍。-3dB 帶寬衰減會引入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)的探頭進行測量。事實上,
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題。
校準
在使用示波器進行測量時最容易忽視的步驟之一是校準。校準是一種簡單易行的方法,可以確保您的每次測量都是從頭開始,不受上次測量的影響。在開始測量前應(yīng)該進行手動校準,如果示波器帶有自校準功能,您在測量前應(yīng)該運行這個功能。欠補償或過補償?shù)奶筋^會引入幅度、上升時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得到最好的測量結(jié)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。在進行高速測量時,應(yīng)該著重考慮探頭電容。具有大電容值的探頭會減緩上升和下降沿,而且在檢測某些器件(例如高速運放)的輸入或輸出端時,甚至?xí)疬@些器件產(chǎn)生振蕩。因此,測量高速電路的另外一點考慮是使用有源FET 探頭。有源探頭通常具有較低的觸點電容(通常為幾個pF)和極高的阻抗,因此有源探頭對任何被測節(jié)點都呈現(xiàn)極小的負載。
探頭接地
在進行高速測量時,可能犯的最大錯誤是使用探頭接地夾,造成
示波器探頭問題。使用接地夾相當于在接地路徑中加入了一個串聯(lián)電感。這個串聯(lián)電感和探頭電容共同作用,就會引入振蕩和過沖。最好的接地連接方法是使用探頭內(nèi)部的接地屏蔽網(wǎng),只是您得拆開探頭。不過,這不難做到。首先,從探頭探針上松開塑料外皮,把它從探頭上褪下。這時探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)就露出來了。然后,把接地夾從探頭上取下,就完成了?,F(xiàn)在可以進行測量了,簡單地測一個節(jié)點,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。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沖。如果您找不到最接近的接地點,就將一段總線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做接地連接,我使用過改錐、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(qū)域內(nèi)。
差分測量
在進行時差或傳輸延遲的測量時,請確保使用的是同樣長度的兩個探頭。電纜的傳輸延遲大約為1.5 ns/ft 。電纜長度不一樣會給你帶來麻煩。例如,使用一根3 英尺和一根6 英尺長的電纜示波器探頭測量傳輸延遲,電纜長度差會造成大約 4.5 納秒(ns )的誤差,當要分辨以1 ns為單位的測量時,這是相當大的誤差。
盡管以上這些提示和示波器技巧單個看上去并不值得注意,但合在一起就能顯著提高測量的精確度。即使您在測量中只用了其中幾個方法但它們?nèi)阅艽_保您每次進入實驗室都能得到快速而可靠的測量結(jié)果。