《模電想說(shuō)愛(ài)你不容易》之工具篇：示波器，番外篇

【01】探頭的點(diǎn)點(diǎn)滴滴

探頭是示波器重要的組成部分，它的類型選擇和使用方法直接決定了信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

1.探頭的分類

探頭可分為無(wú)源探頭、有源探頭、電源探頭、差分探頭、光探頭、電流探頭、高壓探頭、高壓差分探頭以及隔離差分探頭，其中，無(wú)源探頭是我們最常用的探頭，用來(lái)測(cè)量一般的信號(hào)足夠了；無(wú)源探頭上有一個(gè)滑動(dòng)開(kāi)關(guān)，用來(lái)選擇1x檔位還是10x檔位，不同檔位探頭的相關(guān)參數(shù)是不同的，下面就以無(wú)源探頭為例，一起學(xué)習(xí)了它的相關(guān)知識(shí)吧。

2.無(wú)源探頭的頻率補(bǔ)償

我們?cè)跍y(cè)量信號(hào)之前，可以將滑動(dòng)開(kāi)關(guān)切換到10x檔位，然后將探頭連接至示波器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出端，該信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)1Khz的方波，然后觀察波形是否為標(biāo)準(zhǔn)的方波，如不是標(biāo)準(zhǔn)的方波，可用塑料的尖物調(diào)整探頭手柄上的補(bǔ)償旋鈕進(jìn)行調(diào)整，直至波形平整，如下圖所示：

圖源|RIGOL官網(wǎng)

此處的頻率補(bǔ)償調(diào)節(jié)旋鈕實(shí)際為可調(diào)電容，其容量大小一般為10~25pF,不同廠家該可調(diào)電容的大小會(huì)有所差異。

3.無(wú)源探頭的輸入電阻

無(wú)源探頭的1x檔位的輸入電阻為1MΩ；10x檔位的輸入電阻為10MΩ，而示波器的各個(gè)通道輸入電阻為1MΩ，這樣一來(lái)，使用10x檔位測(cè)量信號(hào)時(shí)示波器屏幕顯示的信號(hào)幅值將會(huì)是衰減的，如果想顯示正常的信號(hào)幅值，可以把示波器面板相應(yīng)輸入通道的設(shè)置為相同的10x檔位。

4.無(wú)源探頭的帶寬

無(wú)源探頭不同檔位其帶寬是不同的，以普源精電無(wú)源探頭PVP2150型號(hào)為例：1x檔位時(shí)的探頭帶寬為35MHz，10x檔位時(shí)的探頭帶寬為150MHz。

5.無(wú)源探頭的輸入電容

以普源精電無(wú)源探頭PVP2150型號(hào)為例：1x檔位時(shí)的探頭輸入電容為50pF±20pF，10x檔位時(shí)的探頭輸入電容為10pF±5pF，不同廠家型號(hào)此參數(shù)會(huì)有差異；特別是在測(cè)量高頻信號(hào)時(shí)，應(yīng)盡可能選擇輸入電容小的探頭，以減小探頭參數(shù)對(duì)信號(hào)的影響。

6.無(wú)源探頭的上升時(shí)間

以普源精電無(wú)源探頭PVP2150型號(hào)為例：1x檔位時(shí)的探頭的上升時(shí)間為10ns，10x檔位時(shí)的探頭的上升時(shí)間為2.3ns。

7.無(wú)源探頭的最大額定輸入耐壓

以普源精電無(wú)源探頭PVP2150型號(hào)為例：1x檔位時(shí)的探頭最大額定輸入耐壓為150V，10x檔位時(shí)的探頭最大額定輸入耐壓為300V。

【02】為什么是正弦波？

    假如我們使用一款帶寬為50Mhz的示波器測(cè)量一個(gè)25Mhz的方波，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)示波器顯示屏上顯示的是一個(gè)25Mhz的正弦波而不是方波，為什么會(huì)這樣呢？我們測(cè)量波形的頻率也沒(méi)有超過(guò)示波器的帶寬啊?根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)的定義：任何周期函數(shù)都可以用正弦函數(shù)和余弦函數(shù)構(gòu)成的無(wú)窮級(jí)數(shù)來(lái)表示，而方波為奇諧信號(hào)，因此其諧波分量只有奇次諧波；25Mhz方波的一次諧波分量也就是基波為25Mhz，三次諧波分量的中心頻率為75Mhz，五次諧波分量的中心頻率為125Mhz；示波器的帶寬只有50Mhz，顯示屏已無(wú)法正常顯示方波所有三次諧波之后的諧波分量，只能顯示基波信號(hào)，也就是我們看到的頻率為25Mhz的正弦波。所以我們?cè)谑褂檬静ㄆ鳒y(cè)量大于10Mhz的高頻信號(hào)時(shí)，需滿足“五倍法則”：示波器的帶寬應(yīng)大于被測(cè)信號(hào)頻率的5倍。

【03】電壓測(cè)量誰(shuí)更準(zhǔn)確？

    小伙伴們?cè)谑褂脭?shù)字示波器測(cè)量信號(hào)幅值的過(guò)程中，可能存在著這樣一個(gè)疑問(wèn)：示波器和萬(wàn)用表對(duì)電壓的測(cè)量哪一個(gè)更準(zhǔn)確呢？以普源精電的數(shù)字示波器DS1052E為例，其垂直分辨率為8位的ADC，而普通的3位半數(shù)字萬(wàn)用表其電壓分辨率為10位的ADC，所以電壓測(cè)量準(zhǔn)確性一般是數(shù)字萬(wàn)用表大于數(shù)字示波器的！所謂術(shù)業(yè)有專攻，古人誠(chéng)不欺我！

結(jié)語(yǔ)

    至此，《模電想說(shuō)愛(ài)你不容易》之工具篇系列的文章就結(jié)束了，在這幾篇文章中介紹了我們常用的萬(wàn)用表、電烙鐵、熱風(fēng)槍以及示波器，有了這些工具，基本能夠滿足小伙伴們?nèi)粘９ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中的測(cè)試和維修電路板的需求；接下來(lái)我們將進(jìn)入《模電想說(shuō)愛(ài)你不容易》之無(wú)源分立器件篇，學(xué)習(xí)無(wú)源分立器件相關(guān)的知識(shí)和應(yīng)用，歡迎小伙伴們打卡占坑！