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如何利用好示波器的電壓探頭衰減、接地線對電源紋波測量的影響

來源:西安普科電子科技有限公司   2022年10月08日 17:12  

一、用好示波器的自動測量功能

示波器的時間軸和電都是經(jīng)過標定的,數(shù)值具有明確的物理和計量意義,因此通常需要在測試報告中記載相應的數(shù)值。具體到紋波測量,通常最關心紋波的大小,可用紋波的峰峰值,有效值等指標表示。在模擬示波器上,可以通過數(shù)格子的方法來讀出數(shù)值。在早期的數(shù)字示波器上出現(xiàn)了光標,用于手動測量2個點之間的相對值。這些測量功能作為示波器的基本功能也保留至今。

進一步地,現(xiàn)代示波器一般都具有強大的自動測量功能,只需要簡單按鍵或者點擊,就可以將常見數(shù)值指標顯示在屏幕上,并且實時刷新。如圖1所示,對于這個不規(guī)則的周期紋波信號,示波器測得峰峰值有116.7mV,有效值有26.24mV。如果需要周期、頻率等指標,也可以用類似的方法快速得到。

圖1:示波器自動測量功能

二、電壓探頭衰減的影響

無源探頭的衰減要設置為1X。原因是1X是無衰減檔位,帶寬較小,而且去掉了衰減器帶來的噪聲,會減弱額外噪聲的影響。如圖2所示,普通無源探頭的衰減檔位是通過撥動開關來選擇的,測試時一定要先確認檔位設置正確。圖3和圖4是同一個探頭設置在10X和1X測量同一個信號的波形(已分別在示波器中設置了正確的衰減,屏幕顯示的是真實電壓值,無需換算)。可以看到圖3的波形相比圖4明顯疊加了更多的高頻噪聲,信號細節(jié)不夠清晰。使用示波器的自動測量功能,也會發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不同。

圖2:示波器電壓探頭衰減設置開關

圖3:探頭衰減設為10X的波形

圖4:探頭衰減設為1X的波形

三、接地線的影響

探頭要拔掉地線,使用探頭的接地彈簧來就近接地。具體的操作方法如圖5所示,探頭上只有探針和接地彈簧2個組件,沒有額外的接地延長線。探針和接地彈簧的觸點之間只有數(shù)毫米的距離,可以直接接入到板子上的無源器件兩端。對于紋波測量,在電源模塊輸出的濾波電容兩端測量是一個不錯的選擇,如圖6所示。

圖5:探頭的探針和接地彈簧

圖6:使用接地彈簧和探針測量紋波,接地彈簧就近接地

圖7是一種錯誤的示范。使用探頭的接地夾,圖方便就夾在了板子邊緣的地線上,直流通路看上去沒有問題。但是接地夾通常有數(shù)厘米甚至更長,板子上的走線通常也是厘米量級,測量環(huán)路就會比使用接地彈簧的方案長很多。因此會引入更多不必要的噪聲,如圖8所示,目測波形上就有反復出現(xiàn)的尖峰,顯然是和真實情況相違背的。

如果仔細觀察,還可以看到圖7中,接地夾構成的環(huán)路中,甚至還有一根白色電纜穿過,這些都是不嚴謹?shù)臏y量方式,需要及時改正。

圖7:使用接地夾和探針測量紋波,接地夾隨意夾到板子邊緣的地線上(錯誤示范)

圖8:使用接地夾測量紋波時明顯能發(fā)現(xiàn)的干擾信號

充分利用好示波器的自動測量功能,可讓工程師們事半功倍


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