Не ошибается тот, кто ничего не делает. ЧАСТЬ 1

Магазин Gtest® предлагает широкую номенклатуру осциллографов и анализаторов спектра на странице сайта в конце данного раздела, а также рекомендуемые приборы и статьи для самообразования.

Эффективное применение пробников больше не камень преткновения

Введение

Понимание распространенных ошибок при применении пробников

Понимание распространенных ошибок при проведении измерений и способов их предотвращения имеет решающее значение для получения более точных результатов.

В идеальном мире все пробники были бы неинвазивными проводниками, подключенными к схеме с бесконечным входным сопротивлением и нулевой емкостью и индуктивностью. Они обеспечивали бы точное воспроизведение измеряемых сигналов. Однако в реальности пробники создают нагрузку на схему. Резистивные, емкостные и индуктивные компоненты пробника способны изменить поведение тестируемой схемы.

Каждая схема имеет собственный набор электрических характеристик. Поэтому при каждом измерении необходимо учитывать параметры пробника и выбирать тот, который оказывает минимальное влияние на результат. Это касается всего измерительного тракта - от входа осциллографа до точки подключения на тестируемом устройстве (DUT), включая аксессуары, проводники и дополнительные соединения.

Узнайте о подводных камнях, которые могут возникнуть во время тестирования, и о том, как улучшить результаты измерений с помощью более эффективных методов работы с пробниками.

Электрическое поведение вашего пробника влияет как на результаты измерений, так и на работу схемы. Контроль этих эффектов является важным шагом к успешным измерениям.

Подводный камень №1

Скрытые шумовые воздействия

Уровни шума пробника и осциллографа могут существенно завышать шум вашего DUT. Выбор правильного пробника с подходящим коэффициентом затухания позволяет снизить влияние дополнительного шума и получить более достоверное представление измеряемого сигнала.

Многие производители характеризуют шум пробника как эквивалентный входной шум и указывают его в среднеквадратичных значениях напряжения. Более высокий коэффициент затухания позволяет измерять сигналы большей амплитуды, но одновременно усиливает влияние шумов измерительной системы.

Один из самых простых способов оценить уровень шума пробника - проверить коэффициент затухания и значение шума в техническом паспорте или руководстве по эксплуатации.

Рисунок 1. Сравнение шума пробников 1:1 и 10:1 при измерении выходной пульсации источника питания.

Кроме того, все осциллографы имеют собственный уровень шума. Любой шум, присутствующий в осциллографе, накладывается на измеряемый сигнал и может скрывать его мелкие детали. Особенно важно учитывать это при измерении очень малых напряжений.

Рисунок 2. Сигнал 53 мкВ, измеренный осциллографами Keysight InfiniiVision 3000G серии X и Keysight HD3.

Подводный камень №2

Неизвестные ограничения полосы пропускания

Выбор пробника с достаточной полосой пропускания имеет решающее значение для точных измерений. Недостаточная полоса пропускания приводит к искажению сигналов и может стать причиной ошибочных инженерных решений.

Общепринятая формула зависимости полосы пропускания от времени нарастания сигнала:

BW × T_R = 0.35

Также важно учитывать полосу пропускания всей измерительной системы, состоящей из осциллографа и пробника.

Например, если полоса пропускания осциллографа и пробника составляет по 500 МГц, фактическая полоса пропускания измерительной системы будет около 353 МГц.

Пробник и осциллограф представляют собой единую систему. Вместе они влияют на пропускную способность значительно сильнее, чем по отдельности.

Подводный камень №3

Невозможность калибровки пробника

Пробники поставляются откалиброванными производителем, однако не обязательно под вход именно вашего осциллографа. Без дополнительной настройки результаты измерений могут оказаться неточными.

Активные пробники

Активные пробники, не откалиброванные под конкретный осциллограф, могут приводить к ошибкам измерения амплитуды и времени нарастания сигнала. Большинство современных осциллографов имеют специальные выходы и процедуры для выполнения такой калибровки.

Рисунок 3. Выход генератора и сигнал, измеренный активным пробником.

Пассивные пробники

Пассивные пробники имеют регулируемую компенсационную емкость, которую необходимо настроить под вход осциллографа. Для этого обычно используется встроенный калибровочный сигнал прямоугольной формы.

Подсказка: ваш осциллограф может поддерживать автоматическую или ручную настройку компенсации пробника.

Откалибруйте пробники под свой осциллограф, чтобы получить максимально точное представление измеряемого сигнала.

Рисунок 4. Результат после калибровки амплитуды и перекоса.

Подводный камень №4

Увеличение нагрузки пробника

Как только пробник подключается к устройству, он становится частью схемы. Его резистивные, емкостные и индуктивные параметры оказывают влияние на измеряемый сигнал и работу устройства.

Понимание этих эффектов позволяет избежать ошибок при выборе пробника для конкретного применения.

Рисунок 5. Эквивалентная электрическая схема пробника.

Длинные провода и дополнительные аксессуары способны уменьшать полосу пропускания, увеличивать нагрузку и ухудшать частотную характеристику пробника.

Используйте максимально короткие провода для сохранения пропускной способности и точности измерений.

Рисунок 6. Влияние длины выводов пробника на результаты измерений.

Заземляющие проводники также должны быть максимально короткими, поскольку увеличение их длины приводит к росту индуктивности и ухудшению точности измерений.

Подсказка: если необходимо использовать длинные проводники, можно установить резистор на наконечник пробника для уменьшения резонансных явлений и подавления звона сигнала.

Рисунок 7. Добавление резистора на наконечник пробника уменьшает звон и выбросы сигнала.

Используйте резистор для смягчения пиков, вызванных длинными проводами пробника.

Продолжение следует…

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик осциллографов в Украине:
купить осциллограф в Украине