示波器探頭接地會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性嗎？

使用示波器時(shí)，您可能會(huì)遇到與探測(cè)相關(guān)的問(wèn)題。這些問(wèn)題體現(xiàn)在兩個(gè)類(lèi)別：探頭負(fù)載和探頭接地。探頭負(fù)載問(wèn)題通常會(huì)影響被測(cè)設(shè)備，而示波器探頭接地問(wèn)題則會(huì)影響到測(cè)量?jī)x器的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

探頭的設(shè)計(jì)將第一個(gè)探頭負(fù)載問(wèn)題最小化，而第二個(gè)問(wèn)題可通過(guò)積累探測(cè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決。

首先問(wèn)一個(gè)問(wèn)題：示波器探頭接地就是接地嗎？

這一說(shuō)法不言而喻，但對(duì)示波器探頭而言，這可能并不確切。探頭的接地方式會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。探頭的接地引線具有電感屬性，它的阻抗隨著頻率的增加而增加。探頭接地引線越長(zhǎng)， 其電感越大，頻率也越低，在低頻率下阻抗會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。沿著探頭的屏蔽向下返回的電流會(huì)遇到此阻抗。這會(huì)使得探頭帶寬降低，造成可觀察到的信號(hào)振鈴。此外，接地引線越長(zhǎng)，引線造成的環(huán)路越大，它也變成拾取雜散噪聲的更大天線。最好是始終采用盡可能短的接地連接。

示波器探頭輸入阻抗

邏輯探頭是無(wú)源探頭，它提供高輸入阻抗和高帶寬。它們經(jīng)常向示波器提供信號(hào)的一些衰減量，通常 20 dB。
無(wú)源探頭輸入阻抗通常根據(jù)并行容量和阻抗指定。阻抗是端部電阻值和測(cè)試儀器的輸入阻抗的總和（請(qǐng)參見(jiàn)下圖）。

容量是端部補(bǔ)償電容器和電纜加上與雜散端部電容并行接地的儀器電容的系列組合。當(dāng)這導(dǎo)致輸入阻抗規(guī)格的準(zhǔn)確型號(hào)用于直流和低頻，探頭輸入的高頻型號(hào)更有用。該高頻型號(hào)考慮純端部接地電容和系列端部阻抗以及電纜的特有阻抗(Zo)。

直流和低頻探頭等效電路

高頻探頭等效電路

兩種型號(hào)的阻抗圖顯示在這些圖中。通過(guò)將這兩個(gè)圖比較，您可以看到系列端部電阻和電纜的特有阻抗都明顯地展開(kāi)輸入阻抗。雜散端部電容通常較小 (1pF)，在阻抗圖上設(shè)置最終中斷點(diǎn)。

兩個(gè)探頭電路型號(hào)的阻抗和頻率

邏輯探頭以上面顯示的高頻電路型號(hào)表示。它們?cè)O(shè)計(jì)為提供盡可能多的系列端部阻抗。通過(guò)探頭端部組件的適當(dāng)機(jī)械設(shè)計(jì)，雜散端部接地電容將最小化。這提供了高頻的最大輸入阻抗。

示波器探頭接地

示波器探頭接地是電流從探頭返回源的低阻抗路徑。增加該路徑的長(zhǎng)度將在高頻時(shí)創(chuàng)建探頭輸入的大共模電壓。根據(jù)下列方程式，產(chǎn)生電壓的行為就好像該路徑是一個(gè)感應(yīng)器:

增加接地感應(yīng) (L)、增加電流 (di) 或降低轉(zhuǎn)換時(shí)間 (dt) 都將導(dǎo)致電壓增加(V)。當(dāng)此電壓超過(guò)示波器定義的閾值電壓時(shí)，將出現(xiàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)測(cè)量。

將一個(gè)探頭接地與許多探頭共享將強(qiáng)制流向每個(gè)探頭的所有電流返回時(shí)流經(jīng)該探頭 （其接地返回被共用）的共用接地感應(yīng)。結(jié)果是在上面的方程式中電流增大 (di)，且根據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間 (dt)，共模電壓可能增加到一個(gè)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的水平。

共模輸入電壓模型

除共模電壓外，長(zhǎng)接地回路也會(huì)降低探頭系統(tǒng)的脈沖保真度。上升時(shí)間增加，振鈴由于探頭輸入處的干燥 LC 電路也會(huì)增加。因?yàn)閿?shù)字通道顯示重建了波形，它們不會(huì)顯示振鈴和擾動(dòng)。通過(guò)檢查波形顯示，您不會(huì)發(fā)現(xiàn)接地問(wèn)題。事實(shí)上，可能通過(guò)雜亂的毛刺或矛盾的數(shù)據(jù)測(cè)量發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。使用模擬通道來(lái)查看振鈴和擾動(dòng)。

示波器探頭的最佳探測(cè)習(xí)慣

由于變量 L、di 和 dt，您可能無(wú)法確定在測(cè)量設(shè)置中有多少余量。下面指導(dǎo)您樣成好的示波器探頭探測(cè)習(xí)慣：

? 如果使用組中的任意通道捕獲數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)字通道組（D15–D8 和 D7–D0）的接地導(dǎo)線應(yīng)該連接到被測(cè)設(shè)備的接地。

? 在嘈雜的環(huán)境中捕獲數(shù)據(jù)時(shí)，除了通道組的接地之外，應(yīng)該使用每三個(gè)數(shù)字通道探頭的接地。

? 高速定時(shí)測(cè)量（上升時(shí)間 < 3ns）應(yīng)該使用每個(gè)數(shù)字通道探頭自己的接地。

設(shè)計(jì)高速數(shù)字系統(tǒng)時(shí)，您應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)直接面向儀器探頭系統(tǒng)的專(zhuān)用測(cè)試端口。這將使得測(cè)量設(shè)置更容易并可重復(fù)用來(lái)獲取測(cè)試數(shù)據(jù)。01650-61607 16 通道邏輯探頭和 01650-63203 端子適配器的設(shè)計(jì)可以更容易地連接到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 20 針電路板連接器。電纜是 2m 邏輯分析儀探頭電纜，端子適配器可通過(guò)一個(gè)非常方便的軟件包提供正確的 RC 網(wǎng)絡(luò)。