X10示波器探头的重要性

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X10示波器探头的重要性

 

   也许你经历过这种情况：你用触发器构建了一个简单的数字电路，比如行波计数器，它似乎工作OK。但一旦你用示波器去看其中一个Q输出，有趣的事情发生了。你看不到你期待看到的，计数器甚至停止了工作。发生什么了？

   答案肯定在你的示波器探头。也许你没有用实际的示波器探头，只是用了一段同轴电缆，一端是BNC接头，一端是一对鳄鱼夹。看低频正弦波时它可能工作得很好，但对数字电路则不行。

   问题在这里：那段同轴电缆有一定的电容（典型的是50pF/英尺）和电感，但只有很小的电阻。因此这是一个有很小阻尼的谐振电路。试图让有着快速上升沿的数字信号通过它，就像用锤子敲钟。电缆会“振铃”。

   “振铃”时,施加在探头输入端的信号会沿着电缆前进，到另一端反射,返回到探头输入端，移相，叠加在你试图测量的信号上。结果就是在你连接电缆的点造成了瞬态:上下振动的非常窄的电压尖峰。

   再看你的数字电路，由于在计数器中间造成了电压尖峰，致使触发器改变状态。很明显一个输入尖峰会翻转你的触发器，但输出端的尖峰也会造成触发器翻转。解决办法就是用真正的示波器探头而不是用同轴电缆。通常你需要一个适当调整的X10探头。探头可以X1或X10.一般来说，探头有个开关，你可以在X1模式和X10模式间转换。

   示波器探头是通过增加电阻来减少振铃的。X1探头比一段同轴电缆好，但X10探头比X1探头更有效。X10探头可以减少电容至1/10，缺点就是也减少信号至1/10.这就是说，到达探头尖端的信号只有1/10到达示波器。

 

   上图是X10探头的内部电路。你可以看到，其实那就是一个分压器。适当选择Rp和Cp值，使之和示波器输入阻抗形成10：1的分压器。假设示波器的输入电阻是1M欧，输入电容是100pF,那么Rp就是9M欧，Cp是9pF(记住：C小X大)。Cp是可调的。这就可以调整电缆对快速上升信号的反应。Cp可以用小的螺丝起子调整。它可能位于探头那端，或者连接示波器的那端。

   大部分示波器在前面板上有“调整输出”。它可以输出方波供探头测试。调整Cp，直到方波上升沿看上去像图2所示。

Fig. 1, 2, 3 -欠补偿-正确补偿-过补偿

   现在再看你的数字电路的信号，触发器不会翻转了。同样，如果你用频率计来测量信号频率，同轴电缆的振铃会让测量结果错误。解决办法同样是X10探头。