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示波器探头校准-补偿电容

·2020-03-07 18:50·电子发烧友
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咱搞硬件的,经常东西用着用着就不见了,什么 镊子 ,钳子,螺丝刀,总逃不过这样的命运。这不,最近补充了2个 示波器 探头。

说到换示波器探头,第一件事要做的就是进行校准了。示波器探头有很多种,使用最多的应该是无源高阻示波器探头,我使用的也是这个,所以本文就只讲无源高阻示波器探头。

如何进行示波器探头校准

如图,3处所示位置一般有一个可调 电容 旋钮,用螺丝刀是可以拧动的,校准就是调这个。需要注意的是,调节的时候最好用示波器探头 包装 里面自动的塑料工具,而不要用金属螺丝刀。因为这个可变电容本身不大,使用金属螺丝刀会改变其容值,感兴趣的同学可以试一下,会出现这个现象,本来调好的波形,螺丝刀一旦拿开,波形又不好了。

同时,示波器一般会有一个产生方波的接头。

校准过程:

1---将示波器探头接到示波器通道上

2---将示波器探头的衰减比调到x10档,同时将示波器对应通道的倍率调到x10

3--- 测量 示波器产生的方波,观察波形,同时转动示波器探头上面的电容旋钮,直至方波波形最好,判断的标准如下图。

为何要对示波器探头进行校准呢

前面介绍了如何进行探头校准补偿,补偿方法也比较简单,那么为什么要这么做呢?难道厂家不能提前做好吗?

这里就需要了解示波器探头的一个等效 电路 ,还有示波器通道输入端的等效电路了。

如上图,在探头在x10衰减档时,探头前端等效为9MΩ+20pF并联,中间是1.5m探头线,会存在寄生电容,尾部有可调电容。

这里提一下寄生电容是怎么来的?

我们知道,电容的本质就是两个极板放到一起,容值的大小与极板的面积与距离相关。探头 信号线 和地线就相当于是两个极板,因此就构成了一个电容。探头线一般是1.5m长左右,这个长度比较长,因此,这个寄生电容是很可观的,可以达到上百皮法。

为了便于分析,将以上电路合并,C2=可变电容+寄生电容+示波器通道输入电容

我们目的,就是为了使Vin与Vo的波形一致,不能出现失真。这里要提一下,这里的波形可能很复杂,可能由多个频率成分构成,而我们需要的是,不论是哪个频率,Vin/Vo都是一个相同的值。

那么满足的条件就是:R1,C1合起来的阻抗与R2,C2合起来的阻抗为一定的倍数关系,这里说的阻抗是复数, 电阻 R为实部,电容1/jwc为虚部。

要满足上述条件,只能是实部的比值与虚部的比值相同。

R1=9M,R2=1M

那么很容易得出:C2/C1=9

C2=可变电容+寄生电容+示波器通道输入电容,不同的探头寄生的电容都会有些差别,而不同的示波器的输入电容也不尽相同,为了满足上述公式,所以加了可变电容调节。

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