上期說到了換示波器探頭,第一次使用需要對探頭進行補償電容的調節。使用示波器還有一個重要的點需要知道,那就是測試高頻的時候需要用x10檔,而不要用x1擋。這一點可能很多人都知道,但並不一定知道更深一點的原因,那麼,我們就來說一說。
無緣高阻示波器探頭帶寬
提一下,示波器探頭的帶寬也類似一個通濾波器,一般指3Db帶寬。比如探頭帶寬標準100Mhz,可以理解爲,測量100Mhz的正弦波信號,實際測量的值會比真實值衰減到了0.707倍。
需要注意的是,這裏說的是正弦波,而我們測量信號是各種各樣的,含有很多的頻率分量。比如方波的頻譜是由無數種奇次諧波構成,而一般至少要5次諧波才能較好的還原方波信號。
因此100Mhz帶寬的探頭,只能保證測試20Mhz以下信號才能不出現明顯失真。並不是100Mhz帶寬的探頭,可以測量100Mhz信號不失真,示波器標註的帶寬也是如此。
所以,我們一般說,示波器帶寬爲N的示波器,可以測試的最高信號頻率是N/5。
下面來看一看某廠示波器探頭參數
可以看到探頭x1帶寬都是6Mhz,而x10檔的帶寬雖說各個型號不盡相同,但都是比x1擋要高不少。
按照先前說的,6Mhz帶寬,那麼其測試信號不失真的頻率是1.2Mhz。因此我們說x1擋是不能用來測量高頻信號的,如果要測量高頻信號,需要用到x10擋。
X1擋的帶寬爲什麼就比x10擋的低呢?
由上我們知道了一個事實,測高頻要用x10擋。然而問題永遠都是無窮無盡的,而尋找問題的答案就是加深我們學習的過程,知道推到過程遠比只記一個結論來得有意思。
新問題來了,憑啥x1擋的帶寬就要比x10的低呢?
要解決這個問題,我們就需要看x1擋的等效電路與x10的等效電路有什麼不同。通過上期,我們知道x10擋的等下電路如下圖:
X10擋從上期文章,我們知道,經過電容補償之後,帶寬可以做高。
X1擋沒有了前面的9M電阻,只有一個幾百Ω的電阻,這個電阻可能各家不太一樣。這個其實是一個低通濾波器,假設電阻是200Ω,C2電容爲100pF,濾波器的截止頻率爲3.2Mhz。不同廠家的設備串聯的電阻和C2等效電容都有些差別,所以上面舉例x1擋的帶寬是6Mhz也就能理解了。
也許有人會說,我在那個幾百歐的電阻上面想x10擋那樣並聯一個電容進行補償,不也可以做成更高帶寬嗎?
我們來算一下,必須滿足公式R1*C=R2*C2
R1=200Ω,R2=1MΩ,C2=100pf
計算的C=500nF
這麼一看,在R1上面並聯一個500nF左右的電容做補償,應該也可以啊。
那爲什麼沒這麼幹呢?好吧,我也沒想明白,一不小心自己給自己挖了個坑。。。
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