摘要：對(duì)于工業(yè)環(huán)境中的許多電氣測(cè)量項(xiàng)目，高阻抗DMM或記錄儀是合適的工具。這些測(cè)試儀器的輸入阻抗相對(duì)較高(>1MΩ)，因此連接后不會(huì)成為在測(cè)電路的負(fù)載。這些測(cè)試工具通常不會(huì)影響電路的運(yùn)行或電路的測(cè)量。
另一方面，當(dāng)今的測(cè)試工程師可能無(wú)法避免在高阻抗測(cè)試點(diǎn)或反饋控制電路內(nèi)的測(cè)試點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量。在這些環(huán)境下測(cè)量可能對(duì)測(cè)量結(jié)果和DUT的正常運(yùn)行有不利影響 – 除非采取正確的預(yù)防措施。
橫河示波記錄儀初用須知
除了測(cè)量低電平(例如低于10mV)、低頻率(< 1MHz)信號(hào)以外，都應(yīng)考慮使用10:1無(wú)源探頭。即使進(jìn)行低頻率、低電平測(cè)量，您可能也需要10:1探頭提供的性能。
這是什么原因? Yokogawa專(zhuān)家解釋因?yàn)?:1探頭產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)高于10:1探頭。雖然1:1探頭不會(huì)對(duì)多數(shù)測(cè)試點(diǎn)施加負(fù)載，但可能對(duì)高阻抗測(cè)試點(diǎn)施加負(fù)載。實(shí)際上，在500kΩ的測(cè)試點(diǎn)上，由于存在電阻性負(fù)載，1:1的探頭設(shè)計(jì)可能產(chǎn)生將近35%的誤差! 但是，在同一測(cè)試點(diǎn)上，負(fù)載效應(yīng)只會(huì)讓10:1的探頭產(chǎn)生5%的誤差。這是負(fù)載效應(yīng)引起的測(cè)量誤差。測(cè)量誤差本身足以成為問(wèn)題，而且當(dāng)探頭連接到DUT時(shí)，DUT也可能受到某種方式的影響。也就是說(shuō)，探頭的負(fù)載效應(yīng)可能帶來(lái)副作用。如果測(cè)試點(diǎn)是反饋回路或閉環(huán)回路的一部分，測(cè)量時(shí)也要格外注意。反饋電路通常具有高阻抗節(jié)點(diǎn)。使用不合適的探頭探測(cè)這些類(lèi)型的電路或系統(tǒng)可能?chē)?yán)重影響反饋電路的相位裕度，導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)變化、不穩(wěn)定和/或振蕩，甚至故障停機(jī)。此效應(yīng)通常在探測(cè)高阻抗節(jié)點(diǎn)或測(cè)試點(diǎn)時(shí)較為顯著，使用高阻抗探頭(如10:1探頭甚至FET探頭)或采取其它預(yù)防措施可最大限度降低此效應(yīng)。
除了明顯的電阻性負(fù)載之外，還有其它因素，例如電容性負(fù)載和電感性負(fù)載。
電容性負(fù)載
對(duì)于任何無(wú)源探頭設(shè)計(jì)，頻率越高，探頭輸入電容產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)越大 – 這無(wú)法避免。除了這種負(fù)載效應(yīng)及其帶來(lái)的測(cè)量誤差之外，在DUT的反饋回路或控制線(xiàn)路上增加電容相當(dāng)于在設(shè)計(jì)中加入了一個(gè)低通濾波器 – 會(huì)產(chǎn)生非預(yù)期后果。
可以這樣想象：使用1:1的探頭相當(dāng)于在DUT上加了一個(gè)100pF的電容，而使用10:1的探頭更接近于在DUT或測(cè)試點(diǎn)上加了一個(gè)10pF的電容 - 1:1探頭比10:1探頭更可能對(duì)反饋電路產(chǎn)生影響。同樣，使用錯(cuò)誤的探頭探測(cè)反饋通路可能?chē)?yán)重影響反饋電路的相位裕度，導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)變化、不穩(wěn)定和/或振蕩。
電感性負(fù)載(振鈴)
使用無(wú)源探頭進(jìn)行探測(cè)相當(dāng)于在測(cè)試點(diǎn)和接地之間加上一個(gè)串聯(lián)諧振L-C電路。什么!? 此串聯(lián)諧振L-C電路由探頭的輸入電容和接地線(xiàn)組合而成，諧振頻率將超過(guò)100MHz，如果僅僅縮短接地線(xiàn)，甚至?xí)哌_(dá)400MHz。如果保持在此頻率之下，使用我們一直在推薦的10:1探頭即可。
測(cè)試點(diǎn)的上升時(shí)間加快時(shí)，諧振頻率將成為問(wèn)題，串聯(lián)L-C電路可能“振鈴”，顯著增加測(cè)量結(jié)果的誤差并改變反饋電路的相位裕度。請(qǐng)記住 – 使用10:1探頭可能也還不夠 – 對(duì)于100MHz以上的頻率，您需要考慮其它探頭，如有源雙極探頭或
FET探頭(不在本文討論范圍內(nèi))。而且，檢查大電路板時(shí)，我們往往想要延長(zhǎng)探針引線(xiàn)，這樣做會(huì)導(dǎo)致輸入信號(hào)階躍變化時(shí)發(fā)生振鈴 – 因此，如果波形完整性不容忽視，尤其是上升時(shí)間較快時(shí)，不要采取這種做法。
接地、隔離和DUT
通過(guò)使用隔離模塊，SL1400提供浮動(dòng)測(cè)量功能。使用隔離模塊時(shí)，測(cè)試點(diǎn)的接地節(jié)點(diǎn)相互隔離并與公共接地隔離。這在同時(shí)探測(cè)多個(gè)不同測(cè)試點(diǎn)時(shí)至關(guān)重要。這是什么原因? 因?yàn)闇y(cè)量點(diǎn)之間的隔離與測(cè)試點(diǎn)自身的隔離同樣重要。隔離是良好的工程習(xí)慣。示波記錄儀的隔離輸入模塊保留了DUT中已有的接地系統(tǒng)。
您不會(huì)愿意讓系統(tǒng)中的接地點(diǎn)與一堆測(cè)試線(xiàn)扎在一起 – 所以不要在連接示波記錄儀時(shí)無(wú)意間造成這種局面 – 必要時(shí)使用隔離模塊并避免將每個(gè)DUT測(cè)試點(diǎn)連接到一個(gè)公共點(diǎn)。否則可能引發(fā)DUT自身的許多潛在問(wèn)題，而且放棄了示波記錄儀可以隔離的優(yōu)點(diǎn)。
因此，若要充分利用示波記錄儀的隔離功能，使用最佳探頭并且絕不要把所有接地線(xiàn)扎在一起。
遵守以下規(guī)定
下表匯合了選擇和連接每個(gè)探頭時(shí)需要注意的事項(xiàng)：
不要簡(jiǎn)單地將所有接地線(xiàn)扎在一起然后將一條接地線(xiàn)連接到DUT。這樣做會(huì)破壞
SL1400隔離模塊提供的隔離功能。使用在物理上靠近測(cè)試點(diǎn)的接地點(diǎn)。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)一個(gè)接地。
不要以任何方式延長(zhǎng)接地線(xiàn)或探頭引線(xiàn)。避免這種做法。如果您發(fā)現(xiàn)信號(hào)上升時(shí)間
較快時(shí)發(fā)生振鈴，則幾乎可以肯定是接地線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)。務(wù)必對(duì)每個(gè)探頭使用接地或參考觸點(diǎn)并確保距離盡可能短。
在儀器上使用制造商建議的探頭并為其裝配附件。
避免負(fù)載效應(yīng)及其對(duì)DUT的影響：探測(cè)高阻抗或反饋電路時(shí)，避免使用1:1探頭。1:1探頭往往也可以使用，但10:1探頭可能是更好的選擇。
避免敏感電路發(fā)生驟變：連接到測(cè)試點(diǎn)時(shí)，避免切換探頭的衰減開(kāi)關(guān)(1X、10X)。此外，如果必須使用1:1探頭，連接到敏感的測(cè)試
點(diǎn)或DUT時(shí)，避免切換測(cè)試儀器的量程。
不僅如此，您還要保護(hù)在測(cè)試設(shè)備上的投資。在測(cè)試點(diǎn)相互之間以及測(cè)試點(diǎn)與示波記錄儀輸入之間的隔離方面 - 10:1探頭不僅負(fù)載效應(yīng)較小 – 而且在自身和測(cè)試點(diǎn)之間提供9M歐姆的隔離。這有雙重作用：防止意外的過(guò)電壓輸入損壞儀器，同時(shí)為測(cè)試點(diǎn)提供附加的9 MΩ隔離(相比1:1探頭設(shè)計(jì))。
使用方便、高性能的附件
底線(xiàn)：在進(jìn)行關(guān)鍵性探測(cè)時(shí)，充分利用10:1探頭可以隔離的優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)，您是否發(fā)現(xiàn)無(wú)源探頭不便于使用? 也許您更喜歡用香蕉插頭和夾子來(lái)連接測(cè)試點(diǎn)。
對(duì)于SL1400，可以使用安全、便捷、高性能的10:1 Yokogawa 700929，以保護(hù)敏感的測(cè)試點(diǎn)。此探頭幾乎可適應(yīng)任何類(lèi)型的測(cè)試點(diǎn)或接頭，包括安全接頭。
為了在連接儀器方面保留選擇余地，務(wù)必充分利用附件。SL1400可搭配豐富的適配器和電纜，幾乎可滿(mǎn)足任何需求。
總結(jié)
多花時(shí)間了解探頭及其對(duì)測(cè)量、系統(tǒng)或DUT的影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，請(qǐng)使用您擁有的最好探頭，用Yokogawa探頭和附件來(lái)配合SL1400最為理想。將
最好的探測(cè)工具放在便于拿取的地方并擺放整齊，這樣您就不會(huì)為了貪圖方便而使用不恰當(dāng)?shù)墓ぞ哌M(jìn)行測(cè)量，將所有探頭信息納入您的測(cè)試規(guī)程，不留任何漏洞。
