示波器探頭基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

1、泰克示波器基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)泰克示波器基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)培培 訓(xùn)訓(xùn) 課課 程程 2示波器的探頭技術(shù)示波器的探頭技術(shù)示波器探頭技術(shù)及應(yīng)用示波器探頭技術(shù)及應(yīng)用示波器示波器探頭探頭DUTDUT什么是探頭？什么是探頭？4在儀器與待測(cè)電路之間聯(lián)結(jié)的導(dǎo)體，可能是：在儀器與待測(cè)電路之間聯(lián)結(jié)的導(dǎo)體，可能是：0一段導(dǎo)線一段導(dǎo)線0一個(gè)表筆一個(gè)表筆0電纜電纜0傳感器，變送器傳感器，變送器0探頭。探頭。4探頭的定義：探頭的定義：0用以從待測(cè)電路獲取最小的能量，并以最大的信號(hào)保真度傳送至用以從待測(cè)電路獲取最小的能量，并以最大的信號(hào)保真度傳送至測(cè)量?jī)x器的設(shè)備。測(cè)量?jī)x器的設(shè)備。 探頭如何影響測(cè)量探頭如何影響測(cè)量4脈沖階躍響應(yīng)脈沖階躍響

2、應(yīng)4頻率響應(yīng)曲線頻率響應(yīng)曲線先進(jìn)的數(shù)字和模擬設(shè)計(jì)先進(jìn)的數(shù)字和模擬設(shè)計(jì)電力電子研究電力電子研究通用電子與通訊研究通用電子與通訊研究安全安全高電壓高電壓/ /電流電流瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率間隙事件間隙事件毛刺毛刺, ,尖峰脈沖尖峰脈沖諧波測(cè)量諧波測(cè)量, ,分析分析 慢信號(hào)慢信號(hào)長(zhǎng)周期長(zhǎng)周期報(bào)告生成報(bào)告生成高速高速不常見(jiàn)的異常事件不常見(jiàn)的異常事件密集的時(shí)序容限密集的時(shí)序容限精確精確/ /信號(hào)重現(xiàn)信號(hào)重現(xiàn)低負(fù)載低負(fù)載先進(jìn)的觸發(fā)先進(jìn)的觸發(fā)毛刺毛刺, ,幅度異常幅度異常, ,亞穩(wěn)態(tài)亞穩(wěn)態(tài)高速高速低信噪比低信噪比精確精確/ /信號(hào)重現(xiàn)信號(hào)重現(xiàn)低負(fù)載低負(fù)載先進(jìn)的觸發(fā)能力先進(jìn)的觸發(fā)能力基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)研究復(fù)雜信號(hào)復(fù)雜信號(hào)

3、 不確定事件不確定事件低信噪比低信噪比分析分析先進(jìn)的觸發(fā)先進(jìn)的觸發(fā)數(shù)據(jù)資料數(shù)據(jù)資料KV10X集成測(cè)量環(huán)境集成測(cè)量環(huán)境 - 探頭是儀器探頭是儀器高阻，低負(fù)載高阻，低負(fù)載 高壓差分測(cè)量高壓差分測(cè)量小信號(hào)差分測(cè)量小信號(hào)差分測(cè)量直接讀出直接讀出電流數(shù)值電流數(shù)值uVAFET 直接讀出直接讀出 安培和瓦安培和瓦高性能無(wú)源探頭高性能無(wú)源探頭 低噪聲低噪聲 安全的浮地測(cè)量安全的浮地測(cè)量 最小電路最小電路 影響影響 匹配示波器匹配示波器Amps WattsVoltsO/E光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器 直接讀直接讀出光功出光功率率mW探頭的類型探頭的類型 電壓電壓 邏輯邏輯 電流電流 溫度溫度 光電光電 無(wú)源 有源低阻

4、高阻 差分 差分無(wú)源 有源無(wú)源 有源AC DC無(wú)源電壓探頭無(wú)源電壓探頭電壓探頭電壓探頭理想的電壓探頭理想的電壓探頭4理想的探頭將不影響信號(hào)的測(cè)量理想的探頭將不影響信號(hào)的測(cè)量0帶寬無(wú)限帶寬無(wú)限0零輸入電容零輸入電容0無(wú)窮大輸入電阻無(wú)窮大輸入電阻0無(wú)限動(dòng)態(tài)范圍無(wú)限動(dòng)態(tài)范圍0衰減為衰減為 1 10零延時(shí)零延時(shí)0零相移零相移0機(jī)械尺寸與待測(cè)點(diǎn)十分吻合機(jī)械尺寸與待測(cè)點(diǎn)十分吻合Rin = Cin = 0cable電壓探頭的等效電路電壓探頭的等效電路探頭對(duì)被測(cè)點(diǎn)的影響探頭對(duì)被測(cè)點(diǎn)的影響0不加探頭不加探頭 Gain = - RC RE0加探頭加探頭f0 = 1Gain = -(RC|RP) REf0 = 1V

5、ccCcRcPROBERPCPREVINNOTE: Vcc is an AC Ground2 p p RCCC2 p (p (RC|RP)(CC+CP)探頭對(duì)被測(cè)點(diǎn)的影響探頭對(duì)被測(cè)點(diǎn)的影響4例如：例如：Rc10K Re10 Cc= 100pF Rp1M Cp=20pF原電路增益和截止頻率：原電路增益和截止頻率：增益增益 1000截止頻率截止頻率 1/2 *p p*10k *100pF=160KHz接入探頭后的增益和截止頻率：接入探頭后的增益和截止頻率：增益增益 991截止頻率截止頻率 1/2 *p p*9.91k *120pF=134KHz1:1無(wú)源探頭無(wú)源探頭 (導(dǎo)線導(dǎo)線)4優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):01X

6、 (無(wú)衰減無(wú)衰減)0價(jià)格便宜價(jià)格便宜4缺點(diǎn)缺點(diǎn):0端接端接4輸入阻抗很低輸入阻抗很低探頭端探頭電纜8 - 10 pF/ft*1.5 ns/ftSCOPE20 pF1 Ml 非端接非端接-非常高的反射非常高的反射-非常高的輸入電容非常高的輸入電容-低的帶寬低的帶寬6 feet地線* 典型的導(dǎo)線探頭：高校實(shí)驗(yàn)室的鱷魚(yú)夾低阻匹配探頭低阻匹配探頭4由于電纜被它的特性阻抗終端由于電纜被它的特性阻抗終端, 輸入端可看成輸入端可看成50 , no L or C.4不需要補(bǔ)償不需要補(bǔ)償40.5 pF 電容是一個(gè)加速電容用于補(bǔ)償電纜的集膚效應(yīng)電容是一個(gè)加速電容用于補(bǔ)償電纜的集膚效應(yīng) (skin-effect).

7、450 0.5 pFSCOPE50 GROUND CABLE低阻匹配探頭低阻匹配探頭 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)- 低輸入電容低輸入電容C- 帶寬高帶寬高- 加端接后與加端接后與 50 和和 1 M 兼容兼容- 無(wú)須補(bǔ)償無(wú)須補(bǔ)償-缺點(diǎn)缺點(diǎn)- 輸入電阻低輸入電阻低 R- 必須端接必須端接 50 -典型的低阻匹配探頭典型的低阻匹配探頭- P615010:1 高阻無(wú)源探頭高阻無(wú)源探頭4電纜衰減引起的反射電纜衰減引起的反射. R2C2 + SCOPE 對(duì)電纜來(lái)說(shuō)不是理想的終端對(duì)電纜來(lái)說(shuō)不是理想的終端.4C2 = 低頻補(bǔ)償?shù)皖l補(bǔ)償-示波器的輸入電容的變化示波器的輸入電容的變化.(Impedance probes, C2

8、is adjustable. In others, C1 is adjustable.)C18 pF to 12 pFR19 MR2500 C27-50 pFC320 pFSCOPE1 MR3CABLEGROUND10:1高阻無(wú)源探頭高阻無(wú)源探頭4優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)0高輸入電阻高輸入電阻0寬動(dòng)態(tài)范圍寬動(dòng)態(tài)范圍0價(jià)格便宜價(jià)格便宜0堅(jiān)固耐用堅(jiān)固耐用0輸入電容小于輸入電容小于 C vs 1X Probe4缺點(diǎn)缺點(diǎn)0高輸入電容高輸入電容C 0與與50歐姆系統(tǒng)不兼容歐姆系統(tǒng)不兼容0必須經(jīng)過(guò)補(bǔ)償必須經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)湫偷牡湫偷?0：1無(wú)源探頭無(wú)源探頭 P6139A 無(wú)源電壓探頭重要指標(biāo)無(wú)源電壓探頭重要指標(biāo)4帶寬隨電壓等級(jí)提

9、帶寬隨電壓等級(jí)提高而降低高而降低無(wú)源電壓探頭重要指標(biāo)無(wú)源電壓探頭重要指標(biāo)4等效阻抗等效阻抗標(biāo)準(zhǔn)附件標(biāo)準(zhǔn)附件與各種電路連接的附件與各種電路連接的附件探頭附件探頭附件泰克的無(wú)源探頭家族泰克的無(wú)源探頭家族41X無(wú)源探頭無(wú)源探頭 P6101B4通用無(wú)源探頭通用無(wú)源探頭10X，1 M 輸入阻抗輸入阻抗0P3010 P6103B P6109B P6111B P6112 P6114B P61174高性能無(wú)源探頭高性能無(wú)源探頭 10X讀出，讀出，10 M 輸入阻抗輸入阻抗0P6131 P6133 P6134C P6136 P6137 P6138A P6139A P50504模塊化無(wú)源探頭模塊化無(wú)源探頭0P61

10、05A P6106A4緩沖放大無(wú)源探頭緩沖放大無(wú)源探頭 P6339A4小尺寸電路探頭小尺寸電路探頭 P6563A41X和和10X切換無(wú)源探頭切換無(wú)源探頭 - P22004THS700專用探頭專用探頭 - P5102探測(cè)小尺寸電路探測(cè)小尺寸電路4當(dāng)今的小當(dāng)今的小尺寸尺寸/表面表面貼封電路貼封電路已經(jīng)非常已經(jīng)非常普及普及各種探頭附件應(yīng)各種探頭附件應(yīng)對(duì)小尺寸電路對(duì)小尺寸電路各種探頭附件應(yīng)對(duì)小尺寸電路各種探頭附件應(yīng)對(duì)小尺寸電路 無(wú)源探頭選型考慮的因素?zé)o源探頭選型考慮的因素4示波器示波器0帶寬：帶寬：4探頭帶寬大于等于示波器帶寬探頭帶寬大于等于示波器帶寬0輸入電容輸入電容4探頭電容補(bǔ)償范圍必須覆蓋示波器

11、的輸入阻抗探頭電容補(bǔ)償范圍必須覆蓋示波器的輸入阻抗4例如：例如：P5050P50500倍率讀出支持倍率讀出支持4自動(dòng)讀出衰減倍率，直接得到實(shí)際數(shù)值自動(dòng)讀出衰減倍率，直接得到實(shí)際數(shù)值0負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng)4示波器是示波器是5050 還是還是1 1M M 輸入阻抗輸入阻抗無(wú)源探頭選型考慮的因素?zé)o源探頭選型考慮的因素4應(yīng)用應(yīng)用0電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)0維修維修0生產(chǎn)生產(chǎn)4測(cè)量的信號(hào)測(cè)量的信號(hào)0探頭對(duì)電路的負(fù)載效應(yīng)探頭對(duì)電路的負(fù)載效應(yīng)0信號(hào)上升時(shí)間信號(hào)上升時(shí)間0信號(hào)峰值信號(hào)峰值0信號(hào)幅度信號(hào)幅度無(wú)源探頭選型考慮的因素?zé)o源探頭選型考慮的因素4物理連接物理連接0探頭尺寸探頭尺寸0探頭尖尺寸探頭尖尺寸0環(huán)境因素環(huán)境因

12、素典型的探頭典型的探頭1X Passive Probe10X Passive ProbeZ0 Passive ProbeActive Probe15 MHZ100 MHZ -500 MHZ3 GHZ - 9 GHZ750 MHZ -6 GHZ23 ns3.5 ns - 700 ps120 ps - 40 ps4.6 ns - 100 ps100 pF8 pF - 13 pF0.15 pF -1 pF0.4 pF -2 pF1 M 10 M 500 100 k -10 M TypeBandwidth Rise Time Input CInput R探頭輸入阻抗探頭輸入阻抗100M10M1M100

13、k10k1k10010110X Passive11 pF/10 M1X Passive100 pF/1 MActive0.4 pF/100 kZ00.15 pF/5001001k10k100k1M10M100M1G10Gfrequency等效負(fù)載等效負(fù)載1X Passive30 Equivalent Gates10X Passive3.5 Equivalent GatesZ0 Passive.25 Equivalent GatesActive.5 Equivalent GatesCMOS Drive 25 pF Load 3.0 pF per gate其他問(wèn)題其他問(wèn)題4補(bǔ)償補(bǔ)償4系統(tǒng)的帶寬系統(tǒng)

14、的帶寬4幅度的精度與頻率的關(guān)系幅度的精度與頻率的關(guān)系4接地接地4結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)探頭補(bǔ)償探頭補(bǔ)償探頭補(bǔ)償探頭補(bǔ)償C18 pF to 12 pFR19 MR2500 C27-50 pFC320 pFSCOPE1 MR3CABLEGROUND典型的典型的10X高阻探頭模型高阻探頭模型探頭補(bǔ)償效果探頭補(bǔ)償效果補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償1 ms/div1 ms/div1 ms/div1 ms/div1 ms/div1 ms/div50 kHz50 kHz50 kHz探頭補(bǔ)償探頭補(bǔ)償?shù)湫偷牡湫偷?0X高阻探頭模型高阻探頭模型4Resistive center conductor cable dampens reflect

15、ions. R2C2 + SCOPE are not ideal termination for cable.4C2 = low frequency compensation. Scope input C varies.C18 pF to 12 pFR19 MR2500 C27-50 pFC320 pFSCOPE1 MR3CABLEGROUND系統(tǒng)的帶寬系統(tǒng)的帶寬4系統(tǒng)的上升時(shí)間系統(tǒng)的上升時(shí)間 tr(10%90%) tr(System)=tr(scope)2+tr(probe)2 4系統(tǒng)的帶寬系統(tǒng)的帶寬 BW(-3dB) 1 BW(SYSTEM)= ( (1 1BW(scope) )2 2 +

16、 + ( (BW(scope)1 1) )2 2泰克示波器大多是從探頭尖計(jì)算帶寬泰克示波器大多是從探頭尖計(jì)算帶寬4原配探頭可以保證示波器系統(tǒng)帶寬達(dá)到標(biāo)稱值原配探頭可以保證示波器系統(tǒng)帶寬達(dá)到標(biāo)稱值接地線效應(yīng)接地線效應(yīng)4在實(shí)際的測(cè)量中在實(shí)際的測(cè)量中,測(cè)量性能常常由探頭的接地線來(lái)定測(cè)量性能常常由探頭的接地線來(lái)定,而不而不 是探頭和儀器的帶寬或輸入阻抗是探頭和儀器的帶寬或輸入阻抗.VsourceGROUND LEAD LRIN10 MCIN(approx. 11 pF)接地線效應(yīng)接地線效應(yīng)使用使用10X10X無(wú)源探頭，輸入電容無(wú)源探頭，輸入電容10pF10pF，6“6“接地線接地線振鈴幅度振鈴幅度50

17、50 誤差誤差典型的振鈴頻率典型的振鈴頻率1 122LCLC=5070Mhz OR =5070Mhz OR 上升時(shí)間上升時(shí)間=7=75ns5ns接地線效應(yīng)接地線效應(yīng)Coaxial CableBNC Probe Adapter1“Ground Adapter3“Low Z Ground Lead6“Ground LeadNo Ground LeadThe signal source is a 1ns rise time step from a 50 source.接地線效應(yīng)接地線效應(yīng)消除測(cè)量噪聲的技巧消除測(cè)量噪聲的技巧4噪聲的來(lái)源：地回路噪聲噪聲的來(lái)源：地回路噪聲0盡量使用同一交流電盡量使用同一

18、交流電0使用隔離變壓器使用隔離變壓器0使用阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)使用阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)0使用差分探頭使用差分探頭消除測(cè)量噪聲的技巧消除測(cè)量噪聲的技巧4噪聲的來(lái)源：空間干擾噪聲噪聲的來(lái)源：空間干擾噪聲0探頭尖與地線短接時(shí)還存在的噪聲探頭尖與地線短接時(shí)還存在的噪聲4可以通過(guò)去掉探頭判別可以通過(guò)去掉探頭判別4可以通過(guò)短接后探測(cè)電路的方法判別噪聲來(lái)源?？梢酝ㄟ^(guò)短接后探測(cè)電路的方法判別噪聲來(lái)源。0盡量縮短探頭地引線盡量縮短探頭地引線0探頭導(dǎo)線不要與任何信號(hào)探頭導(dǎo)線不要與任何信號(hào)/電源線絞纏電源線絞纏探頭傳輸延遲探頭傳輸延遲4430 ns的延遲的延遲0對(duì)不同類型的探頭對(duì)不同類型的探頭.4同類探頭一般的延遲同類探頭一般的延

19、遲100歐姆，歐姆，或者低功率電路或者低功率電路 任何有源探頭，輸入阻抗大于20K ，輸入電容 350 MHz電路的測(cè)試推薦使用低電容探頭或者高性能有源探頭。具體型號(hào)取決于頻率范圍。低電容探頭提供更好的上升時(shí)間和群延時(shí)測(cè)量。有源探頭更提供了整個(gè)電路參數(shù)的測(cè)量 (幅度，上升時(shí)間，群延時(shí)，畸變等） 選擇有源探頭的原則選擇有源探頭的原則測(cè)量需求測(cè)量需求選擇的探頭選擇的探頭選擇的原因選擇的原因諧振電路，晶體，振蕩器等 P7240, P6249, P6245, P6243, P6209 取決于頻率和測(cè)量低輸入電容，高輸入電阻，對(duì)電路的影響最小通常的數(shù)字電路調(diào)試和測(cè)試，電路阻抗未知，或者測(cè)試點(diǎn)距離地很遠(yuǎn)（

20、幾英寸以上） P6243, P6245, P6249, P6209和P7240有源探頭提供低電容，高電阻和高可靠性 低輸入電容，高輸入電阻測(cè)試未知阻抗電路提供更好的信號(hào)保真度。也可以使用更長(zhǎng)的地線。泰克泰克TekProbe II 有源電壓探頭有源電壓探頭4P6249 5X，4GHz，20K 4P6245 10X，1.5GHz，1M 0與與TDS5000組合帶寬為組合帶寬為1GHz 4P6243 10X，1.0GHz，1M 0與與TDS3000B，TDS5000組合的帶寬為組合的帶寬為500MHz4P6205 10X，750MHz，1M TekConnectTM 探頭接口探頭接口TekConne

21、ctTM 探頭接口探頭接口4基于基于BMA的探頭接口形式的探頭接口形式0類似類似SMA的性能，改進(jìn)的地線結(jié)構(gòu)的性能，改進(jìn)的地線結(jié)構(gòu)4系統(tǒng)的帶寬最低可以達(dá)到系統(tǒng)的帶寬最低可以達(dá)到18GHz4增加更多的探頭示波器交互控制功能增加更多的探頭示波器交互控制功能0探頭參數(shù)軟開(kāi)關(guān)探頭參數(shù)軟開(kāi)關(guān)0探頭自動(dòng)校準(zhǔn)探頭自動(dòng)校準(zhǔn)0串接多個(gè)設(shè)備串接多個(gè)設(shè)備0例如：例如：TDS7404P7240帶寬為帶寬為4GHz，自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)識(shí)別P7240內(nèi)部?jī)?nèi)部EPROM攜攜帶的數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)帶寬提升為帶的數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)帶寬提升為4GHz，而不是其它廠家的，而不是其它廠家的2.8GHz。4提供有源探頭的供電，更高的可靠性提供有源探頭

22、的供電，更高的可靠性0鍍金彈簧觸點(diǎn)鍍金彈簧觸點(diǎn)0聯(lián)結(jié)，除去非常簡(jiǎn)便，可靠聯(lián)結(jié)，除去非常簡(jiǎn)便，可靠4提供探頭倍率的自動(dòng)識(shí)別提供探頭倍率的自動(dòng)識(shí)別4提供探頭類型的自動(dòng)識(shí)別提供探頭類型的自動(dòng)識(shí)別4提供工程單位的顯示提供工程單位的顯示TekConnectTM 有源單端探頭有源單端探頭4P7240 4.0GHz 帶寬，帶寬，2V動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍4P7260 6.0GHz帶寬，帶寬，3V動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍4TCABNC，TCASMA，TCAN，TCA754TCA-1MEG 緩沖放大器緩沖放大器 差分探頭差分探頭所有測(cè)量是差分所有測(cè)量是差分4看看萬(wàn)用表看看萬(wàn)用表:特殊的情況特殊的情況:示波器測(cè)量示波器測(cè)量4傳

23、統(tǒng)的示波器探頭傳統(tǒng)的示波器探頭: 也是一種差分探頭，只是另一側(cè)是地電位也是一種差分探頭，只是另一側(cè)是地電位ppp xTDS 784A單端探頭在什么情況下會(huì)有問(wèn)題單端探頭在什么情況下會(huì)有問(wèn)題?4參考點(diǎn)不是參考點(diǎn)不是地地0浮動(dòng)測(cè)量浮動(dòng)測(cè)量0平衡信號(hào)平衡信號(hào)4由于引入了交流由于引入了交流地地回路回路,以地作為測(cè)量參考會(huì)有問(wèn)題以地作為測(cè)量參考會(huì)有問(wèn)題0小信號(hào)小信號(hào)0高頻信號(hào)高頻信號(hào)浮動(dòng)測(cè)量浮動(dòng)測(cè)量?+350 Volts- 350 VoltsABOutputppp xTDS 784A方法一方法一:將示波器與將示波器與地地分開(kāi)分開(kāi)Isolation TransformerLineNeutralGround

24、示波器處于示波器處于危險(xiǎn)電位危險(xiǎn)電位Earth GroundSCOPE懸浮示波器懸浮示波器4問(wèn)題問(wèn)題0潛在的潛在的 危險(xiǎn)危險(xiǎn)0可能損壞示波器可能損壞示波器0可能損壞被測(cè)系統(tǒng)可能損壞被測(cè)系統(tǒng)0結(jié)果是波形扭曲結(jié)果是波形扭曲,測(cè)量有誤差測(cè)量有誤差不要懸浮示波器不要懸浮示波器!4不要斷開(kāi)示波器的電源地線不要斷開(kāi)示波器的電源地線!0非常的危險(xiǎn)非常的危險(xiǎn)0得到一個(gè)錯(cuò)誤的測(cè)量得到一個(gè)錯(cuò)誤的測(cè)量0可能危及到示波器可能危及到示波器0過(guò)分的容性負(fù)載可能危及到被測(cè)系統(tǒng)過(guò)分的容性負(fù)載可能危及到被測(cè)系統(tǒng)0有安全的變通辦法有安全的變通辦法!方法二方法二:探頭隔離探頭隔離變壓器或光變壓器或光隔離隔離大地大地SCOPE+-寄

25、生電容寄生電容GECV+V-方法三方法三:隔離示波器隔離示波器大地大地電池供電電池供電+-寄生電容寄生電容GECV+V-方法四方法四:差分探頭差分探頭+-to ScopeGECV+V-隔離器與差分探頭比較隔離器與差分探頭比較 源的阻抗源的阻抗 B very low A high 將隔離探頭聯(lián)接到將隔離探頭聯(lián)接到A端端,可能?？赡芪?及被測(cè)端及被測(cè)端.+350 Volts- 350 VoltsABOutput隔離器與差分探頭比較隔離器與差分探頭比較4 M | 7 pF4 M | 7 pF | 7 pF | 80 pF4差分放大器差分放大器0具有平衡輸入阻抗具有平衡輸入阻抗交換兩端不影響測(cè)量交換兩

26、端不影響測(cè)量.4探頭隔離器探頭隔離器0沒(méi)有直流泄漏至地的路徑?jīng)]有直流泄漏至地的路徑0CMRR at DC平衡信號(hào)平衡信號(hào)4探頭的兩根引線都有信號(hào)探頭的兩根引線都有信號(hào)4探頭的兩根引線具有等效的源阻抗探頭的兩根引線具有等效的源阻抗4例子例子0電話電話 線線0錄像機(jī)的錄像機(jī)的 磁頭磁頭 信號(hào)信號(hào)E高速高速 (tr 2ns)4在高速數(shù)字系統(tǒng)里在高速數(shù)字系統(tǒng)里,地線不是真正意義上的地線不是真正意義上的地地4地線上所帶的問(wèn)題使用單端探頭甚至地線上所帶的問(wèn)題使用單端探頭甚至FET探頭都無(wú)法隔離探頭都無(wú)法隔離 由于由于:0Ground seen?by IC is notground where probe

27、is attached.0Attaching probe ground to IC altersground distribution in circuit小信號(hào)小信號(hào) ( 100 MHz)4測(cè)量要求測(cè)量要求:0非常高的帶寬非常高的帶寬,很低的輸入電容很低的輸入電容0整個(gè)帶寬內(nèi)都具有好的整個(gè)帶寬內(nèi)都具有好的 CMRR 0大動(dòng)態(tài)范圍大動(dòng)態(tài)范圍0非毀壞性接入表面貼封器件非毀壞性接入表面貼封器件 4應(yīng)用應(yīng)用:0磁存儲(chǔ)媒介設(shè)計(jì)磁存儲(chǔ)媒介設(shè)計(jì)-硬盤驅(qū)動(dòng)器硬盤驅(qū)動(dòng)器, 視頻存儲(chǔ)設(shè)備視頻存儲(chǔ)設(shè)備, 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備磁帶存儲(chǔ)設(shè)備 0數(shù)字電路設(shè)計(jì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)(地跳動(dòng)問(wèn)題地跳動(dòng)問(wèn)題)0半導(dǎo)體性能測(cè)試半導(dǎo)體性能測(cè)試0通

28、信信號(hào)通信信號(hào) 4產(chǎn)品產(chǎn)品: 高帶寬差分探頭高帶寬差分探頭高速差分探頭的應(yīng)用高速差分探頭的應(yīng)用4通信通信 (Gigabit Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand) 4計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)/半導(dǎo)體半導(dǎo)體 (PCI-Express, Serial ATA, IEEE 1394, USB 2.0, RAMBUS, DDR) 4磁盤磁盤/光盤電路光盤電路4高速數(shù)字電路（高速數(shù)字電路（ECL，DVI，LVDS。）。） P6246, P6247, P62484配合配合TDS3000B，TDS5000系列示波器系列示波器P7350 P7330 P63304TDS7000，TDS66

29、04示波示波器器與電路連接與電路連接非示波器的應(yīng)用非示波器的應(yīng)用4頻譜儀頻譜儀,網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀,時(shí)間間隔分析儀時(shí)間間隔分析儀,誤碼儀誤碼儀0調(diào)理信號(hào)對(duì)于調(diào)理信號(hào)對(duì)于50 的輸入的輸入 (用匹配器對(duì)于用匹配器對(duì)于75 的輸入的輸入)0對(duì)于單端輸入可調(diào)理平衡信號(hào)對(duì)于單端輸入可調(diào)理平衡信號(hào)0非常好的帶通平坦度和平滑的相位響應(yīng)非常好的帶通平坦度和平滑的相位響應(yīng)0低噪聲功率低噪聲功率 (50 nv Hz at 100 MHz)4可以使用泰克公司的可以使用泰克公司的 1103 TekProbe 有源探頭電源有源探頭電源電流探頭電流探頭4DC/AC 分流分流 0DMM 電流表分流電流表分流 0串接電阻

30、觀察電流串接電阻觀察電流,非感應(yīng)式非感應(yīng)式 0嵌入傳感器嵌入傳感器4電流隔離器電流隔離器0AC 電流變換器電流變換器0DC 傳感器傳感器電流測(cè)量電流測(cè)量4需要斷開(kāi)電路需要斷開(kāi)電路分流分流R Shunt Vo = I * R ShuntI分流分流4好處好處0精度高精度高4不足不足0需將電路斷開(kāi)需將電路斷開(kāi)0加入電阻加入電阻4May effect circuit operation4May lower peak currents0需要差分測(cè)量需要差分測(cè)量1 turnn turnsiinioutvoutRTerm電流變換器電流變換器4基本模式基本模式:0 vout = (iin / n) RTerm

31、0鐵芯飽和限制了線性電流的范鐵芯飽和限制了線性電流的范圍圍0無(wú)無(wú)DC輸出輸出0DC 成份成份 影響動(dòng)態(tài)性能影響動(dòng)態(tài)性能AC 電流探頭電流探頭4一邊可滑動(dòng)的設(shè)計(jì)用于夾住一邊可滑動(dòng)的設(shè)計(jì)用于夾住被被 測(cè)線纜測(cè)線纜4探頭輸出通常是探頭輸出通常是BNC,且對(duì)于且對(duì)于指定的輸入阻抗有指定的系指定的輸入阻抗有指定的系數(shù)數(shù) (mV/mA)4無(wú)源設(shè)計(jì)無(wú)源設(shè)計(jì) - 不需外部電源不需外部電源iinvout = 2 (iin / n) RTerm2 turnsn turnsiinioutvoutRTerm增加靈敏度增加靈敏度1 turnn turnsioutvoutRTermiLoad+iLeakageiLeaka

32、geiLoadvout = (iLoad + i Leakage - iLoad )/n ) RTerm = (i Leakage /n ) RTerm測(cè)量差分電流測(cè)量差分電流DC 電流傳感器電流傳感器4霍爾器件嵌入鐵芯用于將測(cè)霍爾器件嵌入鐵芯用于將測(cè)量量 中的直流電流成份調(diào)理成中的直流電流成份調(diào)理成直流直流 電壓輸出電壓輸出4有源設(shè)計(jì)有源設(shè)計(jì),需外部放大器配合需外部放大器配合4兩種技術(shù)的組合可進(jìn)行兩種技術(shù)的組合可進(jìn)行AC/DC 測(cè)量測(cè)量Bbias+-VoutDC/AC 探頭系統(tǒng)探頭系統(tǒng)4除了處理除了處理AC和和DC傳感器外傳感器外,系系統(tǒng)的有源電子部分還提供統(tǒng)的有源電子部分還提供:0DC反向

33、電流去抵銷使鐵芯飽和反向電流去抵銷使鐵芯飽和的的 直流成份直流成份0一個(gè)探頭具有寬范圍的轉(zhuǎn)換增一個(gè)探頭具有寬范圍的轉(zhuǎn)換增益益, 能具有從能具有從mA-A的測(cè)量能力的測(cè)量能力0具有帶寬限制具有帶寬限制,AC耦合耦合,輸出偏輸出偏置置.iinibuckingembedded Hall sensor電流探頭能力電流探頭能力4AC 探頭探頭0最大的峰值電流測(cè)量最大的峰值電流測(cè)量,取決于電流的頻率取決于電流的頻率0最大允許最大允許DC電流電流-典型值是小于最大典型值是小于最大AC電流電流4DC/AC 探頭探頭0最大的峰值電流測(cè)量最大的峰值電流測(cè)量,取決于電流的頻率取決于電流的頻率0直流電流受限于抵銷電流

34、的能力直流電流受限于抵銷電流的能力4兩種探頭在脈沖測(cè)量中有限制兩種探頭在脈沖測(cè)量中有限制, 參考電流時(shí)間乘積值參考電流時(shí)間乘積值 電流與頻率的關(guān)系電流與頻率的關(guān)系4Examples1020100 Hz1 kHz10 kHz100 kHz1 MHz10 MHzFrequencyMax peak current(Amps)15510 Hz0P6021 (AC)A6302 (DC/AC)Amp-Second 乘積乘積4附加的限制在用電流探頭做脈沖附加的限制在用電流探頭做脈沖測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí):0即脈沖幅度和時(shí)間的關(guān)系即脈沖幅度和時(shí)間的關(guān)系 (Area-under-the-curve), 單位單位是是 A-

35、sec 0會(huì)引起磁飽和和非線性輸出會(huì)引起磁飽和和非線性輸出0DC/AC 探頭有反向電流探頭有反向電流 0在特殊情況下受限制在特殊情況下受限制,即如果脈即如果脈沖沖 幅度超過(guò)最大允許幅度超過(guò)最大允許DC電流時(shí)電流時(shí)tAmpssecAmp-Second 乘積乘積4如果如果AMP-SECAND PRODUCT的極限不超過(guò)的極限不超過(guò),脈沖幅度能超過(guò)脈沖幅度能超過(guò)探頭探頭 的最大峰值的最大峰值A(chǔ)C4P6021 AC probe0Max peak-peak AC current = 15 amps RMS0Max amp-sec product = 500 x 10-6 A-sec10 A RMS20

36、A RMS10 A50 Awidth=1 m ms50 x 10-6 A-secwidth=100 m ms1000 x 10-6 A-sectOKOKBandwidth Examples01 MHz1 Hz1 kHzResponse (dB)-10-20-30A6302 (DC/AC)P6021 (AC)CT-1 (AC)FrequencyInsertion Impedance4Adds a series impedance at the point of insertion:0 AC Probes typically modeled as an inductance shunted by

37、a resistance0Bucking current in AC/DC probes eliminates the magnetizing inductance0Also need to add the inductance of a loop added to circuit to enable probe attachmentTwistR0.01 MagnetizingInductance1.2 mHLeakageInductance1 nHAC ProbeR0.01 MagnetizingInductance HLeakageInductance1 nHAC/DC ProbeInse

38、rtion Delay4Examples:0Passive probes4-5 nsec/meter0AM 503S Current probe25 nsec0P5200 Differential probe20 nsec0A6906S Isolator, 3 m fiber80 nsec0A6906S Isolator, 100 m fiber565 nsecThe invaluable current-loop adapter評(píng)估時(shí)滯誤差評(píng)估時(shí)滯誤差-20%-10%0%10%20%-60-40-200204060Voltage skew (nsec)Error (%)Peak PowerE

39、nergy Loss0500100015002000time( nsec)600 V 5 AInst. Power750 W (max)Loss530 mJ時(shí)滯修正時(shí)滯修正4Required if skew approaches order of magnitude of transition time(s)4修正的方法修正的方法0Scope with built-in channel-to-channel deskew function0Add 50 歐姆歐姆 coax cable (4-5 nsec/m) to shorter path0Post-processing on PC / sp

40、readsheet電流探頭類型電流探頭類型4TCP 202 -DC Coupled Current Probe0DC-50MHz, 50 AMPS Peak, 15A Continuous4AM503S電流測(cè)量系統(tǒng)電流測(cè)量系統(tǒng)0DC-50MHz, 50 AMPS Peak, 15A Continuous4TCPA300/400系列電流放大器系統(tǒng)系列電流放大器系統(tǒng)4CT-4電流探頭電流探頭020000A的峰值電流測(cè)量能力的峰值電流測(cè)量能力NewTCP202電流探頭電流探頭4緊湊的外形緊湊的外形4操作簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)便4通過(guò)通過(guò)TEKPROBE BNC接頭直接頭直接與接與TDS系列示波器連接，直接系列示

41、波器連接，直接探頭識(shí)別探頭識(shí)別4直流到直流到50 MHz帶寬帶寬415安培直流峰值交流電流安培直流峰值交流電流450安培峰值脈動(dòng)電流安培峰值脈動(dòng)電流4500 x 10-6 安培秒乘積安培秒乘積TCP300/400電流探測(cè)系統(tǒng)電流探測(cè)系統(tǒng)4體積小巧體積小巧4測(cè)量范圍從測(cè)量范圍從1mA到到750A4自動(dòng)識(shí)別探頭類自動(dòng)識(shí)別探頭類型與刻度型與刻度4100MHz帶寬帶寬4高精度高精度4低直流漂移與噪低直流漂移與噪聲聲半嵌入式電流探頭半嵌入式電流探頭4提供高帶寬提供高帶寬4適用于高帶寬信號(hào)（適用于高帶寬信號(hào)（2GHz）4磁盤設(shè)計(jì)，電路分析等磁盤設(shè)計(jì)，電路分析等電流探頭的使用電流探頭的使用4請(qǐng)仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)

42、上的安全注意事項(xiàng)請(qǐng)仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)上的安全注意事項(xiàng)以及探頭量程以及探頭量程4鉗式電流探頭必須將滑塊推到底，直鉗式電流探頭必須將滑塊推到底，直到探頭顯示：到探頭顯示：“CLOSED”。4每一次測(cè)量之前對(duì)于有源電流探頭需每一次測(cè)量之前對(duì)于有源電流探頭需要預(yù)熱要預(yù)熱20分鐘以上才能保證測(cè)量結(jié)果分鐘以上才能保證測(cè)量結(jié)果的精確的精確4每一次測(cè)量之后都需要進(jìn)行探頭消磁每一次測(cè)量之后都需要進(jìn)行探頭消磁（Degauss），避免剩磁對(duì)測(cè)量結(jié)果的），避免剩磁對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響影響4如果需要更高的測(cè)量精度，在每次使如果需要更高的測(cè)量精度，在每次使用前，請(qǐng)使用泰克專用的電流校準(zhǔn)夾用前，請(qǐng)使用泰克專用的電流校準(zhǔn)夾具進(jìn)行校正

43、具進(jìn)行校正探頭的消磁與平衡探頭的消磁與平衡4為進(jìn)行精確的測(cè)量，您必須經(jīng)常對(duì)探頭進(jìn)行消磁與平衡調(diào)為進(jìn)行精確的測(cè)量，您必須經(jīng)常對(duì)探頭進(jìn)行消磁與平衡調(diào)節(jié)。消磁可以消除探頭鐵心內(nèi)的寄生磁場(chǎng)，否則將造成零節(jié)。消磁可以消除探頭鐵心內(nèi)的寄生磁場(chǎng)，否則將造成零點(diǎn)的漂移和測(cè)量誤差。每次進(jìn)行消磁后都需要調(diào)節(jié)探頭的點(diǎn)的漂移和測(cè)量誤差。每次進(jìn)行消磁后都需要調(diào)節(jié)探頭的零點(diǎn)平衡，消除存在的偏移。在下列各種條件下都需要進(jìn)零點(diǎn)平衡，消除存在的偏移。在下列各種條件下都需要進(jìn)行消磁與平衡行消磁與平衡0每次打開(kāi)示波器進(jìn)行每次打開(kāi)示波器進(jìn)行20分鐘預(yù)熱以后分鐘預(yù)熱以后0每當(dāng)發(fā)生過(guò)載的時(shí)候每當(dāng)發(fā)生過(guò)載的時(shí)候0每當(dāng)探頭暴露在強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)每當(dāng)

44、探頭暴露在強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)0每次發(fā)現(xiàn)空載直流偏置非零時(shí)每次發(fā)現(xiàn)空載直流偏置非零時(shí)消磁與平衡調(diào)節(jié)步驟消磁與平衡調(diào)節(jié)步驟4將示波器輸入通道設(shè)為零參考點(diǎn)。將示波器輸入通道設(shè)為零參考點(diǎn)。4將探頭的輸出連接示波器，如果是將探頭的輸出連接示波器，如果是TCPA系列或者系列或者TCP202電流探頭，同時(shí)使用泰克電流探頭，同時(shí)使用泰克TDS3000以上型號(hào)的示波器，示以上型號(hào)的示波器，示波器將該通道顯示刻度設(shè)為安培波器將該通道顯示刻度設(shè)為安培/格。格。4探頭不鉗任何導(dǎo)線的情況下，將滑塊推到底，直到顯示探頭不鉗任何導(dǎo)線的情況下，將滑塊推到底，直到顯示CLOSED。4按按DEGAUSS（消磁）按健。（消磁）按健。4將示波

45、器打到最小刻度，比如將示波器打到最小刻度，比如1mA/格或格或10mA/格。調(diào)節(jié)平格。調(diào)節(jié)平衡旋鈕，直到波形軌跡線與零點(diǎn)重合。衡旋鈕，直到波形軌跡線與零點(diǎn)重合。 測(cè)量大的直流電流測(cè)量大的直流電流4通過(guò)反向偏流通過(guò)反向偏流的方法的方法測(cè)量微小電流測(cè)量微小電流4通過(guò)增加繞組的通過(guò)增加繞組的方法方法通信測(cè)量的附件通信測(cè)量的附件測(cè)量附件的需求測(cè)量附件的需求1 Gb/s10 Mb/s1 Mb/s100 kb/s光電光電 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器4P6701B 短波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器短波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器4P6703B and P6723 長(zhǎng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)長(zhǎng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器換器4高的帶寬，好的增益和動(dòng)態(tài)范高的帶寬，好的增益和動(dòng)態(tài)范圍圍P6701B,

46、P6703B O/E Converters4Markets / Applications0Optical Source Characterization4Lasers, LEDs, etc.0Transmission Systems 4Standards Compliance Testing0SONET/SDH: ITU-T G.957, Bellcore GR-253-CORE0Fibre Channel: ANSI FC-PH0 Ethernet: IEEE 802.3z4Eye Pattern, Extinction Ratio, Pulse Shape or Average Power MeasurementsP6701B, P6703B O/E Converters4Performance Sp