Не помиляється той, хто нічого не робить. ЧАСТИНА 1

Магазин Gtest® пропонує широку номенклатуру осцилографів та аналізаторів спектру на сторінці сайту в кінці цього розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти.

Ефективне застосування пробників більше не камінь спотикання

Вступ

Розуміння поширених помилок при застосуванні пробників

Розуміння поширених помилок під час проведення вимірювань і способів їх уникнення має вирішальне значення для отримання якісних результатів.

В ідеальному світі всі пробники були б неінвазивними провідниками з нескінченним вхідним опором та нульовими значеннями ємності й індуктивності. Вони забезпечували б точне відображення сигналів, які вимірюються. Проте в реальності пробники створюють навантаження на схему. Резистивні, ємнісні та індуктивні компоненти пробника можуть змінювати поведінку досліджуваної схеми.

Кожна схема має власні електричні характеристики. Тому під час вимірювань необхідно враховувати параметри пробника та обирати той, який найменше впливає на результати. Це стосується всіх елементів вимірювального тракту - від входу осцилографа до точки підключення на досліджуваному пристрої (DUT), включаючи аксесуари, провідники та перехідники.

Дізнайтеся про основні помилки, які можуть виникати під час тестування, та способи покращення результатів вимірювань за допомогою правильного використання пробників.

Електрична поведінка пробника впливає як на результати вимірювань, так і на роботу схеми. Контроль цих впливів є ключем до точних вимірювань.

Підводний камінь №1

Приховані шумові впливи

Рівні шуму пробника та осцилографа можуть суттєво впливати на результати вимірювань. Правильний вибір коефіцієнта ослаблення пробника дозволяє зменшити доданий шум та отримати більш точне відображення сигналу досліджуваного пристрою.

Більшість виробників характеризують шум пробника як еквівалентний вхідний шум, який вказується в середньоквадратичному значенні напруги. Вищі коефіцієнти ослаблення дозволяють вимірювати сигнали більшої амплітуди, але водночас збільшують вплив шумів системи вимірювання.

Один із найпростіших способів оцінити рівень шуму пробника - перевірити його коефіцієнт ослаблення та значення шуму в технічній документації.

Рисунок 1. Порівняння шуму пробників 1:1 та 10:1 під час вимірювання пульсацій джерела живлення.

Усі осцилографи мають власний рівень шуму, який накладається на сигнал та може приховувати його дрібні деталі. Це особливо критично під час вимірювання дуже малих напруг.

Рисунок 2. Сигнал 53 мкВ, виміряний різними осцилографами Keysight.

Підводний камінь №2

Невідомі обмеження пропускної спроможності

Правильний вибір смуги пропускання пробника має критичне значення для точних вимірювань. Недостатня смуга пропускання призводить до спотворення сигналу та неправильних інженерних висновків.

Загальновідома залежність між смугою пропускання та часом наростання сигналу:

BW × T_R = 0.35

Також важливо враховувати смугу пропускання всієї вимірювальної системи, що складається з осцилографа та пробника.

Наприклад, якщо і осцилограф, і пробник мають смугу пропускання 500 МГц, фактична смуга пропускання системи становитиме приблизно 353 МГц.

Пробник та осцилограф працюють як єдина система і разом впливають на пропускну здатність значно сильніше, ніж окремо.

Підводний камінь №3

Неможливість калібрування пробника

Пробники постачаються відкаліброваними виробником, але не обов'язково для конкретного входу вашого осцилографа. Якщо не виконати калібрування, результати вимірювань можуть бути неточними.

Активні пробники

Некалібровані активні пробники можуть спричиняти помилки у вимірюванні амплітуди та часу наростання сигналу. Більшість сучасних осцилографів мають спеціальні виходи та функції для калібрування таких пробників.

Рисунок 3. Вихід генератора та сигнал через активний пробник.

Пасивні пробники

Пасивні пробники мають регульовану компенсаційну ємність, яка повинна бути налаштована під конкретний вхід осцилографа. Для цього використовується вбудований калібрувальний сигнал прямокутної форми.

Підказка: ваш осцилограф може підтримувати автоматичне або ручне налаштування компенсації пробника.

Відкалібруйте пробники під свій осцилограф для отримання максимально точних результатів вимірювань.

Рисунок 4. Результат після калібрування амплітуди та перекосу.

Підводний камінь №4

Збільшення навантаження пробника

Після підключення до схеми пробник стає її частиною. Резистивні, ємнісні та індуктивні параметри пробника можуть змінювати форму сигналу та впливати на роботу пристрою.

Розуміння цих впливів допомагає уникати помилок під час вибору пробника для конкретного застосування.

Рисунок 5. Еквівалентна електрична схема пробника.

Довгі дроти та додаткові аксесуари можуть зменшувати смугу пропускання, збільшувати навантаження та погіршувати частотну характеристику пробника.

Використовуйте максимально короткі дроти для збереження пропускної здатності та точності вимірювань.

Рисунок 6. Вплив довжини виводів пробника на результати вимірювань.

Заземлювальні провідники також повинні бути максимально короткими, оскільки зі збільшенням довжини зростає їхня індуктивність.

Підказка: якщо необхідно використовувати довгі дроти, можна додати резистор на наконечник пробника для зменшення резонансних явищ та дзвону сигналу.

Рисунок 7. Додавання резистора до наконечника пробника зменшує дзвін та викиди сигналу.

Використовуйте резистор для пом'якшення піків, викликаних довгими проводами пробника.

Продовження слідує…

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україні:
купити осцилограф в Україні