進行探頭補償調節(jié)
除了輸入電阻之外,所有示波器還具有特定的固有電容。此電容一般較低,通常為數(shù)十微微法拉。這不會給直流測量造成問題。這在交流測量中非常重要,因為隨著頻率增加,輸入電容開始起到低通濾波器的作用,而探頭補償用于將示波器的固有輸入電容與探頭尖、端的電容相匹配,這將有效減少所測信號的幅度和脈沖波形誤差。
如果探頭未經(jīng)補償或補償不佳則會導致測量不準確,包括幅度不準確,以及波形失真,特別是信號的上升和下降邊沿失真;如前面所述,探頭補償主要是針對高頻交流成分進行補償,所以當信號頻率增加時,探頭補償不佳會導致的測量不準確性更大。
幾乎所有示波器都具有一般以 1000 Hz 頻率運行的內置方波發(fā)生器。此發(fā)生器通常標為“Probe Comp.",并且使用方波和接地符號表示。

圖表 1 Probe Comp.
將探頭尖、端連接至方波源,探頭接地線接地:

圖表 2 補償步驟1
然后使用絕緣螺絲刀或工具調整電容,直到方波補償信號盡可能呈矩形:

圖表 3 補償步驟2
補償信號的頂端基本呈水平時,表明探頭得到適當補償。過補償探頭會在信號的上升沿產(chǎn)生過沖,而欠補償探頭會在信號的上升沿產(chǎn)生下沖。

圖表 4 探頭補償示例
對于過補償或欠補償探頭,補償電容會進行調整直至波形具有良好的方形邊緣。通常這只需稍加轉動即可。
請注意,方波或矩形波具有高頻和低頻分量,因此可用于探頭補償。
應該在使用探頭或執(zhí)行重要測量之前補償探頭。由于不同示波器的輸入電容各異,因此將探頭用于不同的示波器時也需要進行補償。在同一示波器的不同端口之間移動探頭通常無需進行補償。但是,頻率信號越高,探頭補償越重要。
正確連接地線
在使用無源探頭之前,首先要確保地線連接正確。將探頭的地線夾牢固地夾在被測電路的接地位置上,盡量使地線夾靠近被測信號點,以減少地線的電感和電阻帶來的影響,降低測量誤差。同時,要檢查地線是否完好無損,避免因地線接觸不良導致信號不穩(wěn)定或測量結果不準確。
選擇合適的衰減系數(shù)
根據(jù)被測信號的幅值大小,選擇合適的衰減系數(shù)。如果信號幅值較大,可以使用較大衰減系數(shù)的探頭,如 100:1,這樣可以將信號衰減到示波器合適的測量范圍內。如果信號幅值較小,則選擇較小衰減系數(shù)的探頭如 10:1,以保證信號在示波器上能夠清晰地顯示出來。在連接探頭到示波器后,一般情況下還需要在示波器上設置對應的探頭衰減系數(shù),以便示波器能夠正確地對信號進行測量和顯示。
但是在某些情況下,示波器可以檢測出是 1x 還是 10x 探頭,并自動調整設置。這是因為許多 10x 探頭在示波器側都有一個金屬探針,如果金屬探針與示波器輸入端的感應環(huán)接觸,示波器即知道正在使用 10x 探頭。
部分探頭可以通過移動側邊上的開關以用作 1x 或 10x 探頭。此類探頭被稱為可切換探頭。使用可切換探頭時,如果未自動檢測到探頭衰減,確保相應調整示波器設置。

示波器無源探頭的常見故障及解決方法
信號失真
如果在測量過程中發(fā)現(xiàn)示波器顯示的信號波形失真,可能是由于探頭的帶寬不足、輸入電容未補償好或者探頭損壞等原因導致的。首先可以檢查探頭的帶寬是否滿足被測信號的要求,如果帶寬不夠,需要更換更高帶寬的探頭。然后檢查探頭是否已經(jīng)進行了正確的補償調節(jié),重新進行補償調節(jié)操作。如果經(jīng)過這些操作后信號仍然失真,可能需要檢查探頭內部的電路是否損壞,如電阻、電容等元件是否出現(xiàn)故障,必要時可以更換探頭。
信號衰減異常:
當發(fā)現(xiàn)示波器顯示的信號幅值明顯偏離實際預期值時,可能是探頭的衰減系數(shù)設置不正確或者探頭內部的衰減網(wǎng)絡出現(xiàn)故障。首先要檢查示波器上設置的探頭衰減系數(shù)是否與實際使用的探頭衰減系數(shù)一致,如果不一致,需要進行相應的調整。如果設置正確,可以嘗試更換探頭或者檢查探頭內部的電阻、電容等元件是否正常,以確定是否存在故障。
探頭尖、端損壞:
在使用過程中,如果探頭尖、端受到撞擊、擠壓或者過度磨損,可能會導致尖、端損壞。損壞的探頭尖、端會影響與被測信號點的接觸質量,從而導致信號不穩(wěn)定或者測量誤差增大。對于損壞的探頭尖、端,應及時進行更換,以確保測量的準確性和可靠性。


總之,示波器無源探頭雖然看似簡單,但它是電子測量中至關重要的重要工具。了解其工作原理、參數(shù)、正確使用方法以及常見故障處理,對于準確地進行電子電路信號測量和分析具有重要的意義,能夠幫助工程師和技術人員更好地開展電子設備的研發(fā)、調試和維護等工作。
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