优化示波器测量的技巧
2012-11-22
虽然进行精确的高速示波器测量可能具有挑战性，但是运用一些简单提示和技巧可以显著改善测量结果。本文收集了一些容易实施的方法，可以确保您的每次时域测量都能够快速准确地得到结果。尽管其中有些方法看上去很基本，然而令人感到惊讶的是，它们却常常被人们忽略。
带宽
为了精确地测量频率响应和快速上升沿，示波器和探头必须具有足够的带宽。一个好的经验规则是示波器和探头(探头也有带宽限制)的带宽应该是被测信号最高频率的3~5倍。-3dB 带宽衰减会引入30%的幅度测量误差，因此示波器和探头的带宽越宽越好。
兼容性
有一种情况非常普遍，人们使用X公司生产的示波器却配Y公司生产的探头进行测量。事实上，示波器和探头并不总是可互换或可兼容的。最好的做法是使用同一家公司生产的示波器和探头，从而排除任何潜在的冲突问题。
校准
在使用示波器进行测量时最容易忽视的步骤之一是校准。校准是一种简单易行的方法，可以确保您的每次测量都是从头开始，不受上次测量的影响。在开始测量前应该进行手动校准，如果示波器带有自校准功能，您在测量前应该运行这个功能。欠补偿或过补偿的探头会引入幅度、上升时间和被测信号波形失真测量的严重误差。
探头
为具体的测量任务选用合适的探头总会得到最好的测量结果。通常，对于通用测量，10:1探头就足够了;但对于低幅度信号测量，您可能要考虑使用1:1 探头。在进行高速测量时，应该着重考虑探头电容。具有大电容值的探头会减缓上升和下降沿，而且在检测某些器件(例如高速运放)的输入或输出端时，甚至会引起这些器件产生振荡。因此，测量高速电路的另外一点考虑是使用有源FET 探头。有源探头通常具有较低的触点电容(通常为几个pF)和极高的阻抗，因此有源探头对任何被测节点都呈现极小的负载。
探头接地
在进行高速测量时，可能犯的最大错误是使用探头接地夹，造成示波器探头问题。使用接地夹相当于在接地路径中加入了一个串联电感。这个串联电感和探头电容共同作用，就会引入振荡和过冲。最好的接地连接方法是使用探头内部的接地屏蔽网，只是您得拆开探头。不过，这不难做到。首先，从探头探针上松开塑料外皮，把它从探头上褪下。这时探头的金属接地屏蔽网就露出来了。然后，把接地夹从探头上取下，就完成了。现在可以进行测量了，简单地测一个节点，将探头的金属接地屏蔽网接到最接近的被测电路接地点。这种方法可以排除任何串联电感，几乎消除了所有的振荡和过冲。如果您找不到最接近的接地点，就将一段总线在示波器探头的金属接地屏蔽网上绕几圈，然后再接地。您可以使用几乎所有的小金属物件来做接地连接，我使用过改锥、纸夹和镊子。我最喜欢用的是镊子，因为镊子的尖端可以戳到接地平面上，也能插到PCB板的元件密集区域内。
差分测量
在进行时差或传输延迟的测量时，请确保使用的是同样长度的两个探头。电缆的传输延迟大约为1.5 ns/ft 。电缆长度不一样会给你带来麻烦。例如，使用一根3 英尺和一根6 英尺长的电缆示波器探头测量传输延迟，电缆长度差会造成大约 4.5 纳秒(ns )的误差，当要分辨以1 ns为单位的测量时，这是相当大的误差。
尽管以上这些提示和示波器技巧单个看上去并不值得注意，但合在一起就能显著提高测量的精确度。即使您在测量中只用了其中几个方法但它们仍能确保您每次进入实验室都能得到快速而可靠的测量结果。
带宽
为了精确地测量频率响应和快速上升沿，示波器和探头必须具有足够的带宽。一个好的经验规则是示波器和探头(探头也有带宽限制)的带宽应该是被测信号最高频率的3~5倍。-3dB 带宽衰减会引入30%的幅度测量误差，因此示波器和探头的带宽越宽越好。
兼容性
有一种情况非常普遍，人们使用X公司生产的示波器却配Y公司生产的探头进行测量。事实上，示波器和探头并不总是可互换或可兼容的。最好的做法是使用同一家公司生产的示波器和探头，从而排除任何潜在的冲突问题。
校准
在使用示波器进行测量时最容易忽视的步骤之一是校准。校准是一种简单易行的方法，可以确保您的每次测量都是从头开始，不受上次测量的影响。在开始测量前应该进行手动校准，如果示波器带有自校准功能，您在测量前应该运行这个功能。欠补偿或过补偿的探头会引入幅度、上升时间和被测信号波形失真测量的严重误差。
探头
为具体的测量任务选用合适的探头总会得到最好的测量结果。通常，对于通用测量，10:1探头就足够了;但对于低幅度信号测量，您可能要考虑使用1:1 探头。在进行高速测量时，应该着重考虑探头电容。具有大电容值的探头会减缓上升和下降沿，而且在检测某些器件(例如高速运放)的输入或输出端时，甚至会引起这些器件产生振荡。因此，测量高速电路的另外一点考虑是使用有源FET 探头。有源探头通常具有较低的触点电容(通常为几个pF)和极高的阻抗，因此有源探头对任何被测节点都呈现极小的负载。
探头接地
在进行高速测量时，可能犯的最大错误是使用探头接地夹，造成示波器探头问题。使用接地夹相当于在接地路径中加入了一个串联电感。这个串联电感和探头电容共同作用，就会引入振荡和过冲。最好的接地连接方法是使用探头内部的接地屏蔽网，只是您得拆开探头。不过，这不难做到。首先，从探头探针上松开塑料外皮，把它从探头上褪下。这时探头的金属接地屏蔽网就露出来了。然后，把接地夹从探头上取下，就完成了。现在可以进行测量了，简单地测一个节点，将探头的金属接地屏蔽网接到最接近的被测电路接地点。这种方法可以排除任何串联电感，几乎消除了所有的振荡和过冲。如果您找不到最接近的接地点，就将一段总线在示波器探头的金属接地屏蔽网上绕几圈，然后再接地。您可以使用几乎所有的小金属物件来做接地连接，我使用过改锥、纸夹和镊子。我最喜欢用的是镊子，因为镊子的尖端可以戳到接地平面上，也能插到PCB板的元件密集区域内。
差分测量
在进行时差或传输延迟的测量时，请确保使用的是同样长度的两个探头。电缆的传输延迟大约为1.5 ns/ft 。电缆长度不一样会给你带来麻烦。例如，使用一根3 英尺和一根6 英尺长的电缆示波器探头测量传输延迟，电缆长度差会造成大约 4.5 纳秒(ns )的误差，当要分辨以1 ns为单位的测量时，这是相当大的误差。
尽管以上这些提示和示波器技巧单个看上去并不值得注意，但合在一起就能显著提高测量的精确度。即使您在测量中只用了其中几个方法但它们仍能确保您每次进入实验室都能得到快速而可靠的测量结果。
