使用一台示波器进行测量时,你应首先理想的探头 新术语 物理上将探头置于测试点。若要使这 在理想世界中,理想的探头将提供下列 带宽-一个连续的频段,即电路或阿路传送信成为可能绝大多数探头须有至少一、两关键的属性 号时,信号中频功率处至信号功率衰减小于3B处米的与他们连接的电缆线,如图12所。连接简单和便利 (参考图15)。 示。在进行电路测量时,这段电缆线的·绝对的信号保真度 负载作用一加于源的负载从源分流电流的过程。 存在使示波器可以放置于手推车的固定。零信号源极负载 位置或者工作台上,而探头可以在各个 ·完全的噪音抗扰性 测试点之间移动。然而对这种便利是有 所折衷的,探头电缆线减小了探头的带连接简易和便利。一个连接到测试点的 宽。电缆线越长,减小的越大。 物理连接已经作为探测的关键要求之 除了电缆线的长度,大多数探头也右被论及。使用理想的探头,你应该能够 探头头,或者说手柄,其上有一个探 使物理连接简单及便利。 头尖。探头头使你能够手持探头从而操对于小型化电路,如高密度的表面装配 纵探头尖与测试点接触,通常,这个探技术(SM)电路,微型探头及多种类的 头尖以弹簧钩的形式把探头连接附着于为SMT设备设计的探头尖适配器,能够 测试点上。 使连接简易及便利。图1-3a所示,为这 样的一个探头系统。 在物理上把探头附着于测试点也在探头 尖和示波器输入端之间建立了一个电路 然而,这些探头,对于具有高电压和普 a.探测SMT设备 连接 通标准导线的工业功率电路而言,是太 为了得到可用的测量结果,把探头附者了。 于一个电路必须让它对电路动作具有最对于功率应用,需要应用更大尺寸的具 小的影响,并且通过探头尖传送的信号有更多边缘保护的探头 必须有足够的信号保真度,信号通过探图13b和表13C是此类探头的例子。 头及线缆到达示波器的输入端 图1-3b是一根高电压探头 这三个问题…物理的附着,对电路动作 的最小影响,足够的信号保真度共同成图13c是一个通用探头上的夹具。 为选择合适的探头的主要因素。 从这几个物理连接的例子可以看出,对 b高电压探头 于所有的应用来说,没有唯一的理想的 个更加复杂的论题,因此这份教材的探头尺过及外形结构,因此,我们设计 大部分内容将讨论这些问题。然而,物了各种各样尺寸外形及结构的探头,从 理的连接问题也不应该被忽略。在把 而满足各种各样的应用和物理连接的要 个探头连结到一个测试点的难点在于它求。 会经常引起探头减小信号保真度的探测绝对信号保真度。理想的探头应该忠实 地将信号从探头尖传送到示波器输入端 换句话说,探头尖处的原有信号应当被 忠实地复制到示波器输入端。 c.通用探头上的夹具 图1-3多种多样的探头可应用于不同的技术应用及测量需求
新 术 语 带宽－一个连续的频带段，即电路或网路传送信 号时，信号中频功率处至信号功率衰减小于3dB处 (参考图 1-5 )。 负载作用－加于源的负载从源分流电流的过程。 使用一台示波器进行测量时，你应首先 在物理上将探头置于测试点。若要使这 成为可能，绝大多数探头须有至少一、两 米的与他们连接的电缆线，如图 1-2 所 示。在进行电路测量时，这段电缆线的 存在使示波器可以放置于手推车的固定 位置或者工作台上，而探头可以在各个 测试点之间移动。然而对这种便利是有 所折衷的，探头电缆线减小了探头的带 宽。电缆线越长，减小的越大。 除了电缆线的长度，大多数探头也有一 个探头头，或者说手柄，其上有一个探 头尖。探头头使你能够手持探头从而操 纵探头尖与测试点接触，通常，这个探 头尖以弹簧钩的形式把探头连接附着于 测试点上。 在物理上把探头附着于测试点也在探头 尖和示波器输入端之间建立了一个电路 连接。 为了得到可用的测量结果，把探头附着 于一个电路必须让它对电路动作具有最 小的影响，并且通过探头尖传送的信号 必须有足够的信号保真度，信号通过探 头及线缆到达示波器的输入端。 这三个问题 -- 物理的附着，对电路动作 的最小影响，足够的信号保真度-共同成 为选择合适的探头的主要因素。 由于探头的影响并且由于信号保真度是 一个更加复杂的论题，因此这份教材的 大部分内容将讨论这些问题。然而，物 理的连接问题也不应该被忽略。在把一 个探头连结到一个测试点的难点在于它 会经常引起探头减小信号保真度的探测 操作。 理想的探头 在理想世界中，理想的探头将提供下列 关键的属性： 连接简单和便利 绝对的信号保真度 零信号源极负载 完全的噪音抗扰性 连接简易和便利。一个连接到测试点的 物理连接已经作为探测的关键要求之一 被论及。使用理想的探头，你应该能够 使物理连接简单及便利。 对于小型化电路，如高密度的表面装配 技术( SMT ) 电路，微型探头及多种类的 为SMT 设备设计的探头尖适配器，能够 使连接简易及便利。图 1-3a所示，为这 样的一个探头系统。 然而，这些探头，对于具有高电压和普 通标准导线的工业功率电路而言，是太 小了。 对于功率应用，需要应用更大尺寸的具 有更多边缘保护的探头。 图 1-3b 和表 1-3c 是此类探头的例子。 图 1-3b 是一根高电压探头， 图 1-3c 是一个通用探头上的夹具。 从这几个物理连接的例子可以看出，对 于所有的应用来说，没有唯一的理想的 探头尺寸及外形结构，因此，我们设计 了各种各样尺寸外形及结构的探头，从 而满足各种各样的应用和物理连接的要 求。 绝对信号保真度。理想的探头应该忠实 地将信号从探头尖传送到示波器输入端。 换句话说，探头尖处的原有信号应当被 忠实地复制到示波器输入端。 a. 探测 SMT 设备。 b. 高电压探头。 c. 通用探头上的夹具。 图 1-3 多种多样的探头可应用于不同的技术应用及测量需求 之中。 2
对于绝对保真度,探头电路从尖端到示有无限的阻抗,实质上它是一个开环电 新术语 波器输入,必须具有零衰减,无限带宽、路接入测试点。在实际情况中,具有负 衰减一一个信号的振幅被减小的处理过程 跨越所有频率的线性相位。这些理想的载零信号源的探头是没有的。因为一个 相位一相对于基准点或某一波形,表达波形或波形需求事实上不可能完成,他们也是不切探头必须分流信号电流的微小数量以便 分量的时间相关位置的一种方式。例如,由定义, 实际的。例如,当你处理音频信号时,并在示波器输入端显示信号电压。因此,当 个余弦波具有零相位,一个正弦波是一个余弦波的不需要无限带宽的探头,也不需要那样使用一个探头时,对负载的信号源有要 90度相位变换 的示波器。500MH就能覆盖大多的数字求。日标应当是通过选择适当的探头来 线性相位一个网络的特性,对于测量正弦波,随信号、Ⅳ、和其他的一些典型的示波器减小载入量。 应用。这时理想示波器也是不需要的,在 着正弦波频率的增加,相位被线性变换,具有线性 相位的网络,将能够保持非正弦波形中谐波的相对 给定的操作带宽之内,绝对的信号保真完全噪音抗扰性。荧光灯和电扇电机只 相位关系,因此,波形的相位关系没有畸变 度是最终理想的状态 是两种在我们环境中的噪音源。这些源 能感应到附近电路及电缆线之上,导致 负一跨在信号源上的阻抗一个开环电路是“空零信号源负载。电路被测试之后,测试噪音被加入到信号,因为噪音的易感应 载”状态。 点可认为或模拟为一个信号源。任何外性,简单的一条电线不应是示波器探头 阻抗一阻碍或限制AC信号流动的过程阻抗以欧姆部的设备,例如一个探头,被接入测试的理想选择理想的示波器探头对所有 表示,并且,由一个有阻抗力的部8和能起反作点都可看作在测试点之后信号源上附的噪音源具有完全的抗扰性,因此,送 用的部件组成,它可以是容性阻抗x)或感性阻 加的负载。外部的设备从电路(信号源)到示波器的信号与在测试点处相比,信 抗(X)。阻抗以复数的形式表示为 提取信号的同时,外部设备也充当负载。号中没有更多的干扰。然而噪音(干扰) Z=√R+ⅸ 这个载入过程,或者说信号的提取,在却在小信号测量时依然是个问题。特别 测试点后改变了电路的动作,并且因此的是,在应用不同的测量方法时,共模 或以幅值和相位表示,幅值()为: 改变了在测试点处被看到的信号。一根千扰问题常常出现,这将在以后的文章 M=R2+X 理想的探头导致了零信号负载。换句话中论述。 相位0为: 说,它不从信号源分流任何信号电流。这 就是说,对于零电流分流,探头必须具 0= arctan(X/R) 屏蔽一把接地良好的薄片导体物质,放置于电路和 外部噪声源之间,这样,屏蔽材料拦截噪声信号,并 且将它们同电路隔离开
新 术 语 衰减－一个信号的振幅被减小的处理过程。 相位－相对于基准点或某一波形，表达波形或波形 分量的时间相关位置的一种方式。例如，由定义，一 个余弦波具有零相位，一个正弦波是一个余弦波的 90 度相位变换。 线性相位－一个网络的特性，对于测量正弦波，随 着正弦波频率的增加，相位被线性变换，具有线性 相位的网络，将能够保持非正弦波形中谐波的相对 相位关系，因此，波形的相位关系没有畸变。 负载－跨在信号源上的阻抗，一个开环电路是“空 载”状态。 阻抗－阻碍或限制AC信号流动的过程。阻抗以欧姆 表示，并且，由一个有阻抗力的部件(R)和能起反作 用的部件(X)组成，它可以是容性阻抗( XC )或感性阻 抗( XL )。阻抗(Z)以复数的形式表示为： Z = R + jX 或以幅值和相位表示，幅值(M)为： M = R 2 + X 2 相位 q 为： q = arctan(X/R) 屏蔽－把接地良好的薄片导体物质，放置于电路和 外部噪声源之间，这样，屏蔽材料拦截噪声信号，并 且将它们同电路隔离开。 对于绝对保真度，探头电路从尖端到示 波器输入，必须具有零衰减，无限带宽、 跨越所有频率的线性相位。这些理想的 需求事实上不可能完成，他们也是不切 实际的。例如，当你处理音频信号时，并 不需要无限带宽的探头，也不需要那样 的示波器。500MHz就能覆盖大多的数字 信号、TV、和其他的一些典型的示波器 应用。这时理想示波器也是不需要的，在 给定的操作带宽之内，绝对的信号保真 度是最终理想的状态。 零信号源负载。电路被测试之后，测试 点可认为或模拟为一个信号源。任何外 部的设备，例如一个探头，被接入测试 点，都可看作在测试点之后信号源上附 加的负载。外部的设备从电路(信号源) 提取信号的同时，外部设备也充当负载。 这个载入过程，或者说信号的提取，在 测试点后改变了电路的动作，并且因此 改变了在测试点处被看到的信号。一根 理想的探头导致了零信号负载。换句话 说，它不从信号源分流任何信号电流。这 就是说，对于零电流分流，探头必须具 有无限的阻抗，实质上它是一个开环电 路接入测试点。在实际情况中，具有负 载零信号源的探头是没有的。因为一个 探头必须分流信号电流的微小数量以便 在示波器输入端显示信号电压。因此，当 使用一个探头时，对负载的信号源有要 求。目标应当是通过选择适当的探头来 减小载入量。 完全噪音抗扰性。荧光灯和电扇电机只 是两种在我们环境中的噪音源。这些源 能感应到附近电路及电缆线之上，导致 噪音被加入到信号。因为噪音的易感应 性，简单的一条电线不应是示波器探头 的理想选择。理想的示波器探头对所有 的噪音源具有完全的抗扰性。因此，送 到示波器的信号与在测试点处相比，信 号中没有更多的干扰。然而噪音（干扰） 却在小信号测量时依然是个问题。特别 的是，在应用不同的测量方法时，共模 干扰问题常常出现，这将在以后的文章 中论述。 3
然而,对于AC信号,随着频率的增加,带宽和上升时间限制。带宽是一台示波 新术语 特性曲线戏剧性地产生变化(图1-4b)。器或探头设计的频率的范围。例如, 分布元素(LRC)-阻抗及电抗超过导线的示波AC信号的特性变化是因为:电线具有分根10M探头或示波器被设计为在高 器:分布特性值相比总的器件值是非常的小的 布电感q,电线具有分布电容()。分布至100MH的频率范围内进行测量。在 电感反作用于C信号,在信号频率增加信号频率高于指定带宽时进行测量会导 源-一信号电压或电流的起源点或单元:甚至可以是时,阻止C号通过分布电容反作用致不可预知的测量结果图15 FET(常效应晶体管)的一个极 于AC信号,在信号频率增加时,减小AC在一般情况下,为了获得正确的振幅测 上升时间一脉冲的上升沿转换时间,上升时间是脉信号电流通过的阻抗。这些反作用元件量,示波器的带宽应该比被测量的波形 冲从10%振幅上升到90%振幅的时 〔和C)的交互作用,与电阻元件(R)一的频率大5倍。“这条5倍规则”为非正 起,成为随信号频率不同而变化的探头弦波高频成分保证了足够的带宽,例如 阻抗 方波。同样,为了测量波形,示波器必须 理想的探头 通过对探头的良好设计,控制探头的R、有足够的上升时间 前面在对理想探头的讨论中,提及了几L、C元件,就能控制获得想要得到的信示波器或探头的上升时间定义为:当测 个阻止实际探头达到理想状态的原因。 号保真度,并使衰减及源负载超过指定量一个理想的、瞬时的上升脉冲时,所 为了理解探头如何影响示波器的测量, 的频率示波器。 测量的上升时间。为了合理精确地测量 我们需要进一步研究探头的实际问题 首先我们应当认识到,一个探头,就算即使是良好的设计,探头也时由他们的脉冲上升或下降时间,探头和示波器的 它只是简单的一条电线,它也可能是一电路的本质所限制。当选择并且使用探上升时间之和应该是3~5倍快于被测脉 个很复杂的电路。对于D信号(0H频头时,知道这些限制和他们的影响,是 冲(图1-6) 率],探头作为一对导线与一系列电阻,非常重要的。 他们就向一个终端电阻一样(图1-4a)。 Coloscope Groung Leic a DiriNINoR mrD 0 Ra)sunals O心 Graind LAM opern b Disinhutnd R, L, & C for AC snak 图14.探头是由分布式的阻抗、感抗、电容组成R,L,C) 图15.探头和示波器设计为在规定的带宽范围上进行测量。超越了3dB点 的频率,信号振幅极度削弱,测量结果是无法预知的
新 术 语 分布元素( L, R, C ) －阻抗及电抗超过导线的示波 器；分布特性值相比总的器件值是非常的小的。 源－信号电压或电流的起源点或单元；甚至可以是 FET (常效应晶体管)的一个极。 上升时间－脉冲的上升沿转换时间，上升时间是脉 冲从 10% 振幅上升到 90% 振幅的时间。 理想的探头 前面在对理想探头的讨论中，提及了几 个阻止实际探头达到理想状态的原因。 为了理解探头如何影响示波器的测量， 我们需要进一步研究探头的实际问题。 首先我们应当认识到，一个探头，就算 它只是简单的一条电线，它也可能是一 个很复杂的电路。对于DC 信号( 0 Hz 频 率)，探头作为一对导线与一系列电阻， 他们就向一个终端电阻一样。(图 1-4a )。 然而，对于AC 信号，随着频率的增加， 特性曲线戏剧性地产生变化(图 1-4b )。 AC 信号的特性变化是因为：电线具有分 布电感(L)，电线具有分布电容(C)。分布 电感反作用于AC信号，在信号频率增加 时，阻止AC信号通过。分布电容反作用 于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC 信号电流通过的阻抗。这些反作用元件 (L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一 起，成为随信号频率不同而变化的探头 阻抗。 通过对探头的良好设计，控制探头的R 、 L 、C元件，就能控制获得想要得到的信 号保真度，并使衰减及源负载超过指定 的频率示波器。 即使是良好的设计，探头也时由他们的 电路的本质所限制。当选择并且使用探 头时，知道这些限制和他们的影响，是 非常重要的。 带宽和上升时间限制。带宽是一台示波 器或探头设计的频率的范围。例如，一 根 100 MHz 探头或示波器被设计为在高 至 100 MHz 的频率范围内进行测量。在 信号频率高于指定带宽时进行测量会导 致不可预知的测量结果。 (图 1-5 ) 在一般情况下，为了获得正确的振幅测 量，示波器的带宽应该比被测量的波形 的频率大 5 倍。“这条5倍规则”为非正 弦波高频成分保证了足够的带宽，例如 方波。同样，为了测量波形，示波器必须 有足够的上升时间。 示波器或探头的上升时间定义为：当测 量一个理想的、瞬时的上升脉冲时，所 测量的上升时间。为了合理精确地测量 脉冲上升或下降时间，探头和示波器的 上升时间之和应该是 3～5 倍快于被测脉 冲。(图 1-6 )。 图 1-5 . 探头和示波器设计为在规定的带宽范围上进行测量。超越了 3 dB 点 的频率，信号振幅极度削弱，测量结果是无法预知的。 图 1-4 .探头是由分布式的阻抗、感抗、电容组成。( R, L, C )。 4
入一台示波器时,你将得到一套新的带是一个典型的示波器灵敏度范围。在8格 新术语 宽和上升时间限。不幸的是,系统带宽显示时,这意味着你能从4mV峰峰值到 有源探头一包含晶体管或其他有源设备作为部 和单个示波器和探头带宽之间的关系不40V峰峰值信号范围内作相当的精确测 分信号调节网络的探头 是简单的一种关系。对于上升时间也一量。假定至少信号要显示4格幅度,才可 获得合理的测量分辨率 无源探头一网络仅由阻抗R,感抗(,容抗(0为了处理这个问题,当示波器用于特殊-根1X探头(1倍增益探头,它的动态 元件组成,不包括有源元件的探头 模式时,先进的示波器制造商指定的上测量范围同示波器一样 升时间当使用原配的探头时,是探头尖对于上面的例子,这将是4mN到40N范 在上升时间没被指定的情况时,你可以的上升时间。这是非常重要的,因为示围内的信号测量。但是,如果你需要测 从带宽(6M)的指标导出上升时间(),波器和探头一起形成一个测量系统,系量一个超过40的信号时该怎么办? 他们具有如下的关系说明: 统的带宽和上升时间决定它的测量能力 如果你使用没有在示波器推荐表上的探你可以通过使用一个衰减探头,从而扩 T=0358W 头,你将冒无法预知测量结果的风险。展示波器的动态范围至更高的高电压 每台示波器都定义了带宽和上升时间限 例如一根10X探头,将扩展动态测量范 制。同样,每根探头也有它的带宽及自动态范围限制。所有的探头应该有不应围至40mV到400 己的上升时间限。并且,当一个探头接 超过的高电压安全限制。对于无源探头它衰减输入信号10倍,有效地在增大了 来说,这个限制能从几百伏特延伸到几示波器的测量范围。 千伏特 对于大多数的通用用途,首选使用10X探 然而,对于有源探头,最大的安全电压头,因为他们具有最高的电压范围及较 限制经常是几十伏特。为了避免个人安少的信号源负载。然而,如果你计划测 全上的危险及潜在的损坏探头的危险,量一个宽电压范围的电压值时,你可以 知道被测量的电压范围及需要使用的探考虑采用可切换的1X10X探头。它会给 头的电压限制,是明智的选择。 你一个4mV至400V的动态范围,然而, 除了安全方面的考虑,也有实际的测量在Ⅸ模式下,必须更多的注意信号源负 的动态范围方面的考虑。示波器有特定 的灵敏度范围。例如,1mW到10V每格 121315171 Rsbo ef Rise Times 图1-6.上升时间测量误差可以从上面的图表进行估计。示波 器/探头的共同的上升时间比被测量信号快3倍时,预期测量误 差在5%以内。快五倍时将导致仅仅2%的误差
新 术 语 有源探头 － 包含晶体管或其他有源设备作为部 分信号调节网络的探头。 无源探头 － 网络仅由阻抗(R)，感抗(L)，容抗(C) 元件组成，不包括有源元件的探头。 在上升时间没被指定的情况时，你可以 从带宽( BW )的指标导出上升时间( T r )， 他们具有如下的关系说明： Tr = 0.35/BW 每台示波器都定义了带宽和上升时间限 制。同样，每根探头也有它的带宽及自 己的上升时间限。并且，当一个探头接 入一台示波器时，你将得到一套新的带 宽和上升时间限。不幸的是，系统带宽 和单个示波器和探头带宽之间的关系不 是简单的一种关系。对于上升时间也一 样。 为了处理这个问题，当示波器用于特殊 模式时，先进的示波器制造商指定的上 升时间当使用原配的探头时，是探头尖 的上升时间。这是非常重要的，因为示 波器和探头一起形成一个测量系统，系 统的带宽和上升时间决定它的测量能力。 如果你使用没有在示波器推荐表上的探 头，你将冒无法预知测量结果的风险。 动态范围限制。所有的探头应该有不应 超过的高电压安全限制。对于无源探头 来说，这个限制能从几百伏特延伸到几 千伏特。 然而，对于有源探头，最大的安全电压 限制经常是几十伏特。为了避免个人安 全上的危险及潜在的损坏探头的危险， 知道被测量的电压范围及需要使用的探 头的电压限制，是明智的选择。 除了安全方面的考虑，也有实际的测量 的动态范围方面的考虑。示波器有特定 的灵敏度范围。例如，1 mV 到 10V每格 是一个典型的示波器灵敏度范围。在8格 显示时，这意味着你能从4 mV峰峰值到 40 V 峰峰值信号范围内作相当的精确测 量。假定至少信号要显示4格幅度，才可 获得合理的测量分辨率。 一根 1X 探头( 1 倍增益探头)，它的动态 测量范围同示波器一样。 对于上面的例子，这将是4mV 到 40V范 围内的信号测量。但是，如果你需要测 量一个超过 40V 的信号时该怎么办？ 你可以通过使用一个衰减探头，从而扩 展示波器的动态范围至更高的高电压。 例如一根 10X 探头，将扩展动态测量范 围至 40 mV 到 400V。 它衰减输入信号10倍，有效地在增大了 示波器的测量范围。 对于大多数的通用用途，首选使用10X探 头，因为他们具有最高的电压范围及较 少的信号源负载。然而，如果你计划测 量一个宽电压范围的电压值时，你可以 考虑采用可切换的1X/10X 探头。它会给 你一个4 mV至400 V的动态范围，.然而， 在 1X 模式下，必须更多的注意信号源负 载。 图 1-6. 上升时间测量误差可以从上面的图表进行估计。示波 器/探头的共同的上升时间比被测量信号快3倍时，预期测量误 差在 5% 以内。快五倍时将导致仅仅2% 的误差。 5
源负载-以前曾提及,一个探头必须分E。=1004*50.00 新术语 流一些信号电流以便在示波器输入端获 00+50000 电抗一一个随信号频率变化,阻止电流通过的反得输入信号的电压。这一在测试点的负=-5000700 作用于AC信号的阻抗单元。电容器O代表一个AC载,能够改变电路信号或信号源传送到 信号的容性的电抗,以欧姆表示,具有如下关系: 测试电的信号。源负载影响的最简单的这个负载的影响是998对99y,仅仅 例子是考虑测量一个电池驱动的电阻网是01%的影响,这在大多数情况下是可 络。如图17所示。 以忽略的。 图17a,在一个探头被连接之前,电池然而,如果R,变小,例如102,其影响 的DC电压通过电池的内部的电阻(R、将是不可以可以忽略的。为了使阻抗负 Xc=容性电抗,单位:欧姆 负载电阻(R)分压,及电池驱动。图示载减到最小,1X探头通常内阻有2, 丌=3.14159 给出数值,由此导出输出电压 10X探头典型内阻有10MQ f=频率,单位:赫兹 C=电容,单位:法拉 =100V10000 对于大多数测试,这些阻值使得阻抗负 电感(u),代表AC信号的感应电抗,以欧姆表示,具 (100+10000 载为零。然而,当测量高阻抗信号源时, 有如下关系: =1000000700,00 就必须加以考虑了。 X=2-fL 999 通常,负载最 头尖引起的电 图1b,探头连接于电路,置探头电阻容(见图18)。对于低频信号,这个电容 X=感应电抗,单位欧姆 R)与R并联。如果R是100.,有效具有非常高的电阻,其影响不大,但当 π=3.14159 载入电阻是一半50K2。对E。的负载影信号频率增加时,电容电抗减小,结果 f=频率,单位:H 响是: 导致高频率时负载的增加。 L=电感,单位:亨利 R 100g R 100K0 a. DC circuit wth 100 KQ load RI E E R 100KQ b. Same DC circuit with probe load added in parallel 图17.电阻负载的一个例子
新 术 语 电抗 － 一个随信号频率变化，阻止电流通过的反 作用于AC信号的阻抗单元。电容器(C)代表一个AC 信号的容性的电抗，以欧姆表示，具有如下关系： XC = 其中： X C = 容性电抗，单位：欧姆 p= 3.14159 …… f = 频率，单位：赫兹 C= 电容，单位：法拉 电感(L)，代表AC信号的感应电抗，以欧姆表示，具 有如下关系： X L = 2pfL 其中： XL = 感应电抗，单位欧姆 p = 3.14159 …… f = 频率，单位：Hz L = 电感，单位：亨利 1 2pfc 源负载－以前曾提及，一个探头必须分 流一些信号电流以便在示波器输入端获 得输入信号的电压。这一在测试点的负 载，能够改变电路信号或信号源传送到 测试电的信号。源负载影响的最简单的 例子是考虑测量一个电池驱动的电阻网 络。如图 1-7 所示。 图1-7a ，在一个探头被连接之前，电池 的 DC 电压通过电池的内部的电阻( Ri )、 负载电阻( R l )分压，及电池驱动。图示 给出数值，由此导出输出电压： E o = E b * R l /( R i + R l ) = 100 V * 100,000/ (100+100,000) = 10,000,000 V/100,100 = 99.9 V 图 1-7b，探头连接于电路，置探头电阻 (R p )与 R l 并联。如果 R p是100 kW，有效 载入电阻是一半 50 kW。对 E o 的负载影 响是： E o = 100V * 50,000/ (100 + 50,000) = 5,000,000 V/50,100 = 99.8 V 这个负载的影响是 99.8V 对 99.9V，仅仅 是0.1%的影响，这在大多数情况下是可 以忽略的。 然而，如果R p 变小，例如10kW，其影响 将是不可以可以忽略的。为了使阻抗负 载减到最小， 1X 探头通常内阻有1MW ， 10X 探头典型内阻有 10MW。 对于大多数测试，这些阻值使得阻抗负 载为零。然而，当测量高阻抗信号源时， 就必须加以考虑了。 通常，负载最多涉及到探头尖引起的电 容(见图 1-8)。对于低频信号，这个电容 具有非常高的电阻，其影响不大，但当 信号频率增加时，电容电抗减小，结果 导致高频率时负载的增加。 图 1-7. 电阻负载的一个例子。 6