示波器探頭對(duì)測(cè)量的影響

1 負(fù)載效應(yīng)

所謂負(fù)載效應(yīng)就是在被測(cè)電路上接入示波器時(shí)，有時(shí)示波器的輸入電阻會(huì)對(duì)被測(cè)電路產(chǎn)生影響，致使被測(cè)電路的信號(hào)發(fā)生變化。若負(fù)載效應(yīng)的影響很大，就不能準(zhǔn)確地進(jìn)行波形測(cè)量。若要減小負(fù)載效應(yīng)，就需要將示波器一端的輸入電阻增大。輸入電阻越大，輸入電容越小，負(fù)載效應(yīng)就越小。

在示波器測(cè)量中，另外一種負(fù)載效應(yīng)指的是探頭對(duì)被測(cè)電路的負(fù)載效應(yīng)，為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，需要減輕探頭對(duì)被測(cè)電路的負(fù)載效應(yīng)，不至影響到被測(cè)信號(hào)，因此應(yīng)選擇高輸入阻抗的探頭。探頭的輸入阻抗可以等效為電阻與電容的并聯(lián)。低頻時(shí)(1MHz以下)探頭的負(fù)載主要是阻抗作用;高頻時(shí)(10MHz以上)探頭的負(fù)載主要是容抗作用。為了減輕探頭對(duì)被測(cè)電路的負(fù)載作用，應(yīng)選擇高阻抗、低容抗的探頭，例如帶寬100MHz用的無源探頭，它的輸入電阻是1~10Ω，輸入電容是1~10pF。有源探頭的負(fù)載作用優(yōu)于無源探頭，頻率特性更好。

2 阻抗匹配

阻抗是電壓和電流之比，在理想情況下，對(duì)被測(cè)儀器進(jìn)行測(cè)試時(shí)不應(yīng)影響它的正常工作，測(cè)量值也應(yīng)和未接測(cè)試儀器時(shí)相同。當(dāng)連接儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要考慮阻抗對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響，為了保證儀器之間能夠傳送大的功率，阻抗應(yīng)該匹配。如果阻抗為純電阻，應(yīng)使輸入阻抗與輸出阻抗的值相等。如果阻抗包含電抗成分應(yīng)使負(fù)載的輸入阻抗與源的輸出阻抗共軛匹配，這時(shí)能夠傳送大功率。

阻抗匹配的阻抗值通常和使用的傳輸線的特性阻抗值一致。對(duì)于射頻系統(tǒng)，一般采用50Ω阻抗。對(duì)于高阻抗儀器，由于等效并聯(lián)電容的存在，隨著頻率升高，并聯(lián)組合阻抗逐漸變小，將對(duì)被測(cè)電路形式負(fù)載。如1MΩ輸入阻抗，在頻率達(dá)到100MHz時(shí)，等效阻抗只有100Ω左右。因此，高帶寬的示波器一般都采用50Ω輸入阻抗，這樣可以保證示波器與源端的匹配。但是使用50Ω輸入阻抗時(shí)，必須考慮到50Ω輸入阻抗的負(fù)載效應(yīng)比較明顯，此時(shí)好使用低電容的有源探頭。

電容負(fù)荷

隨著信號(hào)頻率或轉(zhuǎn)換速率提高，阻抗的電容成分變成主要因素。結(jié)果，電容負(fù)荷成為主要問題，特別是電容負(fù)荷會(huì)影響快速轉(zhuǎn)換波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間及波形中高頻成分幅度。

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