目前示波器探头校准的三种方法
目前示波器探头校准的三种方法
在示波器的应用场景中，除了有些RF或高速数字的场合用电缆直接测量外，很多板上的调试工作都是借助探头完成的。探头是示波器测量系统的一部分，很多高带宽的探头都必须是有源探头，有源探头内部的有源放大器的的增益和偏置随着温度或者时间老化可能会有漂移，为了补偿这种漂移，需要定期对探头进行校准。
?目前示波器探头的校准方法通常有三种：
?1、DC增益与偏置校准
?DC校准是示波器最常用的校准方式，比较校准信号输出（标准的直流电压）与示波器实际测试到的校准信号电压，用于修正探头测试直流电压的增益以及偏置的偏差。DC校准过程是确定线性方程y=mx+b系数m，b的值。探头的DC校准至少需要1年进行1次，更频繁时会几个月甚至每天进行一次。
?2、AC校准
?测试高速信号的高性能示波器，由于带宽非常宽，很难保证带内幅频和相频响应绝对平坦。为了提高测量精度，需要校准带内的频率响应，使示波器和探头测试系统在全部带宽内，不同频点具有一致的幅度和频率响应。DC 校准不能修正频率响应。探头AC校准方法，是使用网络分析仪测试有源探头放大器的S参数，通过测试每个频点的损耗，修正探头频率响应。示波器厂商在出厂时会测试每只探头放大器的S参数并存储在探头内部的存储器中，用户使用探头时，示波器读取探头S参数做AC校准。
?3、用户现场AC校准
?上述探头AC校准过程，使用厂商出厂提供的固定S参数做校准，无法充
如何校准x10示波器探头
如何校准x10示波器探头 为了尽量减少对被测器件的容性负载，大多数探头使用一个X10（也称为10:1）衰减器。我们往往可以对它进行校准或补偿，以提高频率响应。下面以Pico公司的MI103（250 MHz）的探头为例介绍的校准技术。这些校准方法可以应用到任何可调的无源探头，但并不是这里介绍的所有的校准方法都是必须的。 有两种补偿的类型：低频补偿和高频补偿。校准按键通常设置在探头的两端，如图1所示。 图1：MI103探头微调器位置 低频补偿 低频补偿（LFC）需要在kHz范围内调整X10探头的频率响应。低频补偿必须在高频补偿（HFC）之前进行。 图2显示了一个典型的探头模型。Cp是在放置在探头尖端的耗散电容。R1是一个9MΩ的串行电阻，用来隔离电缆电容和被测设备的输入。其组成示波器的一个带有1MΩ输入阻抗的10:1 Rscope衰减器。 图2：示波器探头模型
Ccomp1是一个可变电容，组成探头低频补偿的调整部分。Cp是用来调整R1和Ccomp1的时间常数来匹配Cscope、Ccable和Rscope设定的时间常数。实际上，我们在高频段（100 kHz以上）有一个直流电阻分压器和一个电容分压器。Ccomp1置放在MI103探头的顶部实现微调，靠近衰减开关。Ccomp2和Rcomp是用在探头的高频补偿（HFC）部分，详细情况将在下一节讨论。 最简单的对探头进行低频补偿的方法是输入一个相对边沿变化较慢的方波，但重要的是，不能过冲。 图3显示的是如何通过波形判断低频补偿是否合理。低频补偿过多，探头的高频（HF）增益将会比它的低频（LF）增益高。低频补偿过少，高频增益将会低于低频增益。 图3：低频补偿 高频补偿 影响探头的高频率响应的两个不定因素：电缆阻抗以及示波器的输入阻抗。示波器的输入端通常不是一个理想的电容，它会带有一些串联电感使得电路不具有非线性。 图4显示了在示波器的输入端放置一个陶瓷芯片电容器时的典型特征。由于电容的串联电感在存在，阻抗在它开始再次增加之前会随着频率变化有一个微降的过程。最低阻抗点的频率就是电抗和容性阻抗相等时的共振频率。 图4：陶瓷电容器特性
示波器探头基础知识
示波器探头基础知识 示波器探头原理---示波器探头工作原理 示波器探头不仅仅是把测试信号判定以示波器输入端的一段导线，而且是测量系统的重要组成部分。探头有很多种类型号各有其特性，以适应各种不同的专门工作的需要，其中一类称为有源探头，探头内包含有源电子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。 我们将首先集中讨论通用无源探头，说明共主要技术指标以及探头对被测电路和被测信号的影响，接着简单介绍几种专用探头及其附近。 屏蔽 示波器探头的一个重要任务是确保只有希望观测的信号才在示波器上出现，如果我们仅仅使用一普通导线来代替探头，那么它的作用就好象是一根天线，可以从无线电台、荧光灯，电机、50或60Hz的电源的交流声甚至当地业余无线电爱好者那里接收到很多不希望的干扰信号，这类噪声甚至还能注入到被测电路中去所以我们首先需要的是屏蔽的电缆，示波器探头的屏蔽电缆通过探头尖端的接地线和被测电路连接，从而保证了很好的屏蔽。 一．探头构造图：
4. 一个探头，就算它只是简单的一条电线，它也可能是一个很复杂的电路。a）对于DC 信号( 0 Hz 频率)，探头作为一对导线与一系列电阻，就向一个终端电阻一样。 b) AC 信号的特性变化是因为：电线具有分布电感(L)，电线具有分布电容(C)。分布电感反作用于AC信号，在信号频率增加时，阻止AC信号通过。分布电容反作用于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC信号电流通过的阻抗。这些反作用元件(L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一起，成为随信号频率不同而变化的探头阻抗。
示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》
示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》 作为一名专业的硬件设计及测试工程师，我们每天都在使用各种不同的数 字示波器进行相关电气信号量的量测。与这些示波器相配的探头种类也非常多，包括无源探头(包括高压探头，传输线探头)、有源探头（包括有源单端探头、 有源差分探头等），电流探头、光探头等。每种探头各有其优缺点，因而各有 其适用的场合。其中，有源探头因具有带宽高，输入电容小，地环路小等优点 从而被广泛使用在高速数字量测领域，但有源探头的价位高，动态范围小，静 电敏感，校准麻烦，因此，每个工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。最常见的500Mhz 的无源电压探头适用于一般的电路测量和快速诊断，可 以满足大多数的低速数字信号、TV、电源和其它的一些典型的示波器应用。本文我们将集中讨论无源电压探头的模型和参数设定以及使用校准原理。一、10 倍无源探头的模型以及输入负载设定图1.探头原理图图1 是工程师常用的10 倍无源电压探头的原理图，其中，Rp (9 MΩ)和Cp 位于探头尖端内，Rp 为探头输入阻抗, Cp 为探头输入电容, R1 (1 MΩ)表示示波器的输入阻抗，C1 表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组合值。为了精确地测量，两个RC 时间常量（RpCp 和R1C1）必须相等；任何不平衡都会带来测量波形的失真,从来引起使一些参数如上升时间、幅度的测量结果不准确。因此，在测量前需要校准示波器的探头的工作以保证测量结果的 准确性。从探头的信号模型我们可以分析，对于信号的DC 量测，输入容性Cp 和C1 等效为开路。信号通过Rp 和R1 进行分压，最终示波器的输入为：Vout=[R1/Rp+R1]*Vin=1/10* Vin 示波器输入信号衰减为待测输入信号的1/10。对于较高频率的输入信号,容抗对于信号的影响会大于阻抗。例如，一个
示波器校准器操作规程
示波器校准器操作规程 1.打开9500B电源开关，仪器进入自检状态，自检完毕预热15分钟。 2.将有源信号头接入9500B和被测示波器的输入端。 3.按下前面板右侧“”，进入9500B幅度校准菜单。 a)将示波器的垂直灵敏度档置于校准位置U i。将9500B设置于幅度校准功 能，将灵敏度档（V/div）调节到与被测示波器相同。 b)按“ON”键，接通9500输出。调节被测示波器的扫速和触发同步，使 9500输出波形在示波器屏幕上稳定显示，波形位于屏幕中尖。 c)调节校准器的误差位，此值即为示波器在该校准点的误差。 d)根据校准要求，改变垂直灵敏度，重复a、b、c项。 4.按下前面板右侧的“”键，进入时标信号功能。 a．将示波器水平扫速置于校准位置，并调整至左侧的扫速档T i，示波器垂直灵敏度选择为0.2V/div。 b．按ON键，接通9500输出。调节示波器的扫速和触发同步，使9500输出的波形在示波器屏幕上稳定显示，波形位于示波器屏幕中央。 c．调节9500B误差使示波器上显示的第二个和第八个脉冲刚好和第二格和第八
格对齐。误差值即为示波器在该校准点的误差。 5.按下前面板右侧的“”键，进入快沿信号菜单。 a．将有源信号头接至示波器需要校准的通道的输入端，将用作触发通道的有源信号头或触发信号电缆接至示波器的外触发输入端。 b．将示波器垂直灵敏度档置于校准位置U i，将水平灵敏度打至最高档。 c．记下波形在10%~90%变化的时间t1，记下9500快沿时间t2。 d．通过计标确定示波器在该量程的快沿t r。 6．检定完毕，关闭仪器的电源开关。把标准器放回原位。
示波器原理及其应用分析解析
示波器原理及其应用 示波器介绍 示波器的作用 示波器属于通用的仪器，任一个硬件工程师都应该了解示波器的工作原理并能够熟练使用示波器，掌握示波器是对每个硬件工程师的基本要求。 示波器是用来显示波形的仪器，显示的是信号电压随时间的变化。因此，示波器可以用来测量信号的频率，周期，信号的上升沿/下降沿，信号的过冲，信号的噪声，信号间的时序关系等等。 在示波器显示屏上，横坐标（X）代表时间，纵坐标（Y）代表电压，（注，如果示波器有测量电流的功能，纵坐标还代表电流。）还有就是比较少被关注的-亮度（Z），在TEK的DPO示波器中，亮度还表示了出现概率（它用16阶灰度来表示出现概率）。 1．1．示波器的分类 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。
1.2.1 模拟示波器 模拟示波器使用电子枪扫描示波器的屏幕，偏转电压使电子束从上到下均匀扫描，将波形显示到屏幕上，它的优点在于实时显示图像。 模拟示波器的原理框图如下： 见上图所示，被测试信号经过垂直系统处理（比如衰减或放大，即我们拧垂直按钮－volts/div），然后送到垂直偏转控制中去。而触发系统会根据触发设置情况，控制产生水平扫描电压（锯齿波），送到水平偏转控制中。 信号到达触发系统，开始或者触发“水平扫描”，水平扫描是一个是锯齿波，使亮点在水平方向扫描。触发水平系统产生一个水平时基，使亮点在一个精确的时间内从屏幕的左边扫描到右边。在快速扫描过程中，将会使亮点的运动看起来
示波器的使用
—本帖被yjm2000 执行置顶操作(2010-11-15) — 在家电维修的过程中使用示波器已十分普遍。通过示波器可以直观地观察被测电路的波形，包括形状、幅度、频率（周期）、相位，还可以对两个波形进行比较，从而迅速、准确地找到故障原因。正确、熟练地使用示波器，是初学维修人员的一项基本功能。 虽然示波器的牌号、型号、品种繁多，但其基本组成和功能却大同小异，本文介绍通用示波器的使用方法。 一、面板介绍 1.亮度和聚焦旋钮 亮度调节旋钮用于调节光迹的亮度（有些示波器称为"辉度"），使用时应使亮度适当，若过亮，容易损坏示波管。聚焦调节旋钮用于调节光迹的聚焦（粗细）程度，使用时以图形清晰为佳。 2.信号输入通道 常用示波器多为双踪示波器，有两个输入通道，分别为通道1（CH1）和通道2（CH2），可分别接上示波器探头，再将示波器外壳接地，探针插至待测部位进行测量。 3.通道选择键（垂直方式选择） 常用示波器有五个通道选择键： （1）CH1：通道1单独显示； （2）CH2：通道2单独显示； （3）ALT：两通道交替显示； （4）CHOP：两通道断续显示，用于扫描速度较慢时双踪显示； （5）ADD：两通道的信号叠加。维修中以选择通道1或通道2为多。 4.垂直灵敏度调节旋钮 调节垂直偏转灵敏度，应根据输入信号的幅度调节旋钮的位置，将该旋钮指示的数值（如0.5V/div，表示垂直方向每格幅度为0.5V）乘以被测信号在屏幕垂直方向所占格数，即得出该被测信号的幅度。
5.垂直移动调节旋钮 用于调节被测信号光迹在屏幕垂直方向的位置。 6.水平扫描调节旋钮 调节水平速度，应根据输入信号的频率调节旋钮的位置，将该旋钮指示数值（如0.5ms/div，表示水平方向每格时间为0.5ms），乘以被测信号一个周期占有格数，即得出该信号的周期，也可以换算成频率。 7.水平位置调节旋钮 用于调节被测信号光迹在屏幕水平方向的位置。 8.触发方式选择 示波器通常有四种触发方式： （1）常态（NORM）：无信号时，屏幕上无显示；有信号时，与电平控制配合显示稳定波形； （2）自动（AUTO）：无信号时，屏幕上显示光迹；有信号时与电平控制配合显示稳定的波形； （3）电视场（TV）：用于显示电视场信号； （4）峰值自动（P-P AUTO）：无信号时，屏幕上显示光迹；有信号时，无需调节电平即能获得稳定波形显示。该方式只有部分示波器（例如CALTEK卡尔泰克CA8000系列示波器）中采用。 9.触发源选择 示波器触发源有内触发源和外触发源两种。如果选择外触发源，那么触发信号应从外触发源输入端输入，家电维修中很少采用这种方式。如果选择内触发源，一般选择通道1（CH1）或通道2（CH2），应根据输入信号通道选择，如果输入信号通道选择为通道1，则内触发源也应选择通道1。
示波器有关知识及选型方案
示波器有关知识及选型方案 此方案为北京海洋兴业科技有限公司所有，如需转载请注明出处。 示波器自从问世以来，它一直是最重要、最常用的电子测试仪器之一。由于电子技术的发展，示波器的能力在不断提升，其性能与价格也五花八门，市场参差不齐。示波器看似简单，但如何选择，也存在许多问题。本文根据多年的经验，结合北京海洋兴业科技有限公司选型指南，从几个方面告知您在选择示波器时应注意的问题： 一、了解您需要测试的信号 您要知道用示波器观察什么？您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么？您的信号是否有复杂的特性？您的信号是重复信号还是单次信号？您要测量的信号过渡过程的带宽，或者上升时间是多大？您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等？您打算同时 显示多少信号？您对测试信号作何种处理？ 二、选择示波器的核心技术差异：模拟（DRT）、数字（DSO）、还是数模兼合 （DPO） 传统的观点认为模拟示波器具有熟悉的控制面板，价格低廉，因而总觉得模拟示波器“ 使用方便” 。但是随着 A/D 转换器速度逐年提高和价格不断降低，以及数字示波器不断增加的测量能力和实际上不受限制的测量功能，数字示波器已独领风骚。但是数字示波器显示具有三维的缺陷、处理连续性数据慢等缺点，需要具有数模兼合技术的示波器，例 DPO 数字荧光示波器。 三、确定测试信号带宽 带宽一般定义为正弦波输入信号幅度衰减到 -3dB 时的频率，即幅度的70.7% 。带宽决定示波器对信号的基本测量能力。如果没有足够的带宽，示波器将无法测量高频信号，幅度将出现失真，边缘将会消失，细节数据将被丢失；如果没有足够的带宽，得到的信号所有 特性，包含响铃和振鸣等都毫无意义。 一个决定您所需要的示波器带宽有效经验——“5倍经验准则”：将您要测量的信号最高频率分量乘以5，使测量结果获得高于2%的精度。
示波器如何校正波器校准步骤
示波器如何校正波器校准步骤
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示波器如何校正?示波器校准步骤 示波器与其它仪器一样（如万用表等），在使用之前都必需要先对其进行校正。而所谓对示波器的校正，是将示波器的原来波形在测试之前正确调试出来。也就是说，校正出来的波形要与示波器本身所设定的参数一致（这些参数通常会在校正的测试点标志出来）。以GW GOS-602示波器为例(左图)：在其面板的左下角就是要求校正波形的参数，如电压值为2V、频率是1KHz等(右图)，就是要求示波器的校正波形（或正、余弦波、方波）的电压峰峰值为2V、频率为1KHz。但示波器通常不能直接显示波形的频率，而是根据频率与周期的转换（T=1/f）来将频率化为周期，再用周期波表示频率（频率1KHz的等效周期为1mS）。 在校正波形过程中，为了方便观察波形，应首先将波形的中心位置调节好，这就要将输入之间的连接模态信号的开关拨到GND位置上(左下图)。这时若正常接通电源，应该能够显出一条水平亮线；如果没有显示，那就要上下调节POSITION、DC BALT和INTER了。其中，POSITION是波形上下调节按钮(中图)，DC BAL是水平亮线的中心调
整，INTER是亮度调整，如果现出亮线不平衡（相对于X轴）时，则要用无感螺丝刀调节在FOCUS附近的TEACE ROTATION(右下图)，之后通过FOCUS的调节把会聚调至最佳状态。 第一步工作完成后，将GND转换为AC挡(图a)；在输入校正波形时，要把衰减或扩大按钮调到原始位置上，如果拨错了会严重影响被测波形数值的准确性；对输入踪道的选择，完全操纵在MODE选择键上(图b)；调试出来的波形如果是闪烁不定的，那就要考虑到同步功能键，即LEVEL（水平同步调节）(图C)和TRIG. ALT、ALT.CHOP(图d)。 图a 图b 图c 图d 而通常需要校正的主要是电压峰峰值和周期数的调节，这也是我们对波形的测试内容。这些调节由按钮VOLTS/DIV、TIME/DIV、SWP.VAR，VOLTS/DIV共同配合完成，各按钮上的标志指向哪一个数值，表示这一数值就是显示屏的坐标轴上每一格的单位数值。横坐标表示周期，纵坐标表示电压幅值，例如：VOLTS/DIV白色指定点拨在1V(左下图)，即表示纵坐标的每一小格的电压幅值为2V；在TIME/DIV上将指定点
示波器探头原理
示波器探头原理 示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用围，使得示波器可以在线测试和分析被测电子电路，如下图： 图1 示波器探头的作用 探头的选择和使用需要考虑如下两个方面： 其一：因为探头有负载效应，探头会直接影响被测信号和被测电路； 其二：探头是整个示波器测量系统的一部分，会直接影响仪器的信号保真度和测试结果 一、探头的负载效应 当探头探测到被测电路后，探头成为了被测电路的一部分。探头的负载效应包括下面3部分： 1. 阻性负载效应； 2. 容性负载效应； 3. 感性负载效应。 图2 探头的负载效应 阻性负载相当于在被测电路上并联了一个电阻，对被测信号有分压的作用，影响被测信号的幅度和直流偏置。有时，加上探头时，有故障的电路可能变得正常了。一般推荐探头的电 . .
阻R>10倍被测源电阻，以维持小于10%的幅度误差。 图3 探头的阻性负载 容性负载相当于在被测电路上并联了一个电容，对被测信号有滤波的作用，影响被测信号的上升下降时间，影响传输延迟，影响传输互连通道的带宽。有时，加上探头时，有故障的电路变得正常了，这个电容效应起到了关键的作用。一般推荐使用电容负载尽量小的探头，以减小对被测信号边沿的影响。 图4 探头的容性负载 感性负载来源于探头地线的电感效应，这地线电感会与容性负载和阻性负载形成谐振，从而使显示的信号上出现振铃。如果显示的信号上出现明显的振铃，需要检查确认是被测信号的真实特征还是由于接地线引起的振铃，检查确认的方法是使用尽量短的接地线。一般推荐使用尽量短的地线，一般地线电感=1nH/mm。 . .
图5 探头的感性负载 二、探头的类型 示波器探头大的方面可以分为：无源探头和有源探头两大类。无源有源顾名思义就是需不需要给探头供电。 无源探头细分如下： 1. 低阻电阻分压探头； 2. 带补偿的高阻无源探头（最常用的无源探头）； 3. 高压探头 有源探头细分如下： 1. 单端有源探头； 2. 差分探头； 3. 电流探头 最常用的高阻无源探头和有源探头简单对比如下： 表1 有源探头和无源探头对比 低阻电阻分压探头具备较低的电容负载（<1pf)，较高的带宽（>1.5GHz），较低的价格， . .
示波器的基础学习知识原理和使用
示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 1．示波管的基本结构
示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。 (1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以， H-灯丝；K-阴极；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理
示波器探头的详细使用
别看一个示波器探头很简单，其实还是很有讲究的。以下是 圈圈使用示波器探头的一点小经验，供大家使用时参考一下。 首先是带宽，这个通常会在探头上写明，多少MHz。如果探头 的带宽不够，示波器的带宽再高也是无用，瓶颈效应。 另外就是探头的阻抗匹配。探头在使用之前应该先对其阻抗 匹配部分进行调节。通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容，有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调 节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话，测量到的波 形将会变形。调节示波器探头阻抗匹配的方法如下：首先将示波 器的输入选择打在GND上，然后调节Y轴位移旋钮使扫描线出现在示波器的中间。检查这时的扫描线是否水平（即是否跟示波器的 水平中线重合），如果不是，则需要调节水平平衡旋钮（通常模 拟示波器有这个调节端子，在小孔中，需要用螺丝刀伸进去调节。数字示波器不用调节）。然后，再将示波器的输入选择打到直流 耦合上，并将示波器探头接在示波器的测试信号输出端上（一般 示波器都带有这输出端子，通常是1KHz的方波信号），然后调节 扫描时间旋钮，使波形能够显示2个周期左右。调节Y轴增益旋钮，使波形的峰-峰值在1/2屏幕宽度左右。然后观察方波的上、下两边，看是否水平。如果出现过冲、倾斜等现象，则说明需要调节 探头上的匹配电容。用小螺丝刀调节之，直到上下两边的波形都 水平，没有过冲为止。当然，可能由于示波器探头质量的问题， 可能调不到完全无失真的效果，这时只能调到最佳效果了。 另外就是示波器上还有一个选择量程的小开关：X10和X1。 当选择X1档时，信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时，信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此，当使用示波器的X10 档时，应该将示波器上的读数扩大10倍（有些示波器，在示波器 端可选择X10档，以配合探头使用，这样在示波器端也设置为X10 档后，直接读数即可）。当我们要测量较高电压时，就可以利用 探头的X10档功能，将较高电压衰减后进入示波器。另外，X10档 的输入阻抗比X1档要高得多，所以在测试驱动能力较弱的信号波 形时，把探头打到X10档可更好的测量。但要注意，在不确信号电压高低时，也应当先用X10档测一下，确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量，养成这样的习惯是很有必要的，不然，哪天 万一因为这样损坏了示波器，要后悔就来不及了。经常有人提问，为什么用示波器看不到晶振引脚上的波形？一个可能的原因就是 因为使用的是探头的X1档，这时相当于一个很重的负载（一个示 波器探头使用×1档具有上百pF的电容）并联在晶振电路中，导致电路停振了。正确的方法应该是使用探头的X10档。这是使用中应当注意的，即或不停振，也有可能因过度改变振荡条件而看不到 真实的波形了。 示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠的接了地（被测
示波器自动检定系统
示波器自动检定系统 陆福敏 (上海市计量测试技术研究院200233) =摘要>示波器自动检定系统是将微机技术与计量技术相结合,以提高示波器计量正确度、提高计量的工作效率、减轻计量人员的工作强度、规范计量证书格式、减少人为误差为宗旨而组建的。这篇文章从系统的组建原理和方法着手,详细介绍了利用G PIB技术组建自动测试系统的方法、GPI B接口卡的使用方法、可程控仪器的程控方法、各部分软件的功能及利用软件修正综合信号发生器输出信号的不平度的方法。文中所涉及的测试方法、测试项目、数据处理方法均符合JJG411-865300MHz宽带示波器6国家计量检定规程中的有关要求。 =关键词>自动测试系统;校准;示波器 1引言 示波器是一种最常用、最直观的,用于观察波形、研究脉冲参数的仪器,适用于各行各业,因此,示波器的检定量非常大。对示波器进行检定,一般是手工操作,需要同时操作数台标准器,步骤相当复杂,要对被检示波器的十几个项目参数进行重复测量、记录,要计算大量的数据,还要打印证书,检定人员摆脱不了这些枯燥单调的工作,这与当今飞速发展的科学技术非常不相协调。于是出现了这样一种情况,许多融合了现代科技的带有微处理器的可程控标准器和示波器只能用手动的方法进行操作,这不能不说是一种浪费,检定正确度的提高也受到一定的限制。现在,我们在示波器的检定中引入了微机,将计算机技术与计量技术结合起来,组建了一套示波器自动检定系统,使检定工作进入了一个全新时代,检定人员的工作效率提高了数倍,降低了劳动强度,摆脱了纸、笔、小计算器,使计量工作迈向了自动化。 2系统原理、组成框图及技术性能 在对各种类型的宽带示波器进行计量检定时,所需的标准器主要有示波器校准仪、稳幅信号发生器、频率计数器。随着微处理器的发 展,这些仪器已相继成为可 程控的仪器,带有标准的 GPIB接口,如果配上合适 的控制器)))微机,再编制 一套相应的控制软件,就可 以组成示波器自动检定系 统,其组成框图如图所示。 它的工作原理是这样 的,在微机的控制下,按照预 先编制的控制程序,示波器校准仪依次自动输出检定示波器所需的信号(如:检定垂直偏转系数时输出标准幅度信号,检定扫描时间系数时输出时标信号,检定瞬态响应时输出快沿脉冲信号),综合信号发生器输出检定示波器稳态频响和触发性能所需的稳幅正弦波信号,频率计测出校准信号的频率。微机对全部测试数据作误差计算,判断出检定结果合格与否,最后以中文方式打印出一份报告。 系统的技术性能如下: 幅度准确度优于0.5%电压偏差分辨率0.01%时标准确度优于0.01%时标偏差分辨率0.01%快前沿脉冲250ps 稳幅信号不平度优于0.3dB 频率范围50kHz~1000MHz 3综合信号发生器的频响修正 国家颁布的示波器计量检定规程规定,检定示波器的稳态频响必须用稳幅信号发生器,其电压不平度要优于0.3dB。本系统选用的FLUKE6060B综合信号发生器,电
力科示波器探头使用指南
示波器探头基础系列之五 ——示波器探头使用指南 美国力科公司 概述： 本文旨在帮助读者对常用的示波器探头建立一个基本认识。此外，我们通过一系列的例子说明探头的不正确使用如何影响测量的结果。 理解探测问题 注意!连接示波器和待测物会给被测波形带来失真。 示波器上应该贴上上面类似的警告标签吗？或许是的。示波器同其它测量仪器一样，受制于各种测量问题——显然，示波器和待测物的连接会影响到测量，使用者理解这样的影响是非常重要的。随着示波器技术的发展，连接示波器和待测物的工具和技术已经变得非常成熟。 早期的示波器，测量带宽只有几百KHz数量级，常使用电缆连接电路。现代示波器使用各种连接技术以最小化测量误差。使用者应该熟悉示波器本身以及示波器连接电路的各种方法的特性和限制。 考虑示波器连接待测电路的方式如何影响测量，待测电路可以等效为包含内置电阻和电容的戴维宁等效电压源。同样，示波器输入电路和连接部分可以被等效为负载电阻和旁路电容。该模型如图1所示。当示波器连接信号源时，示波器的负载效应会减小测量到的电压。低频的损耗取决于电阻比率Rs和Ro。对于高频时的损耗，Cs和Co成了主要因素。另外一个影响是系统带宽由于示波器的容性负载而变小，这也会影响到动态时间量的测量，如脉冲上升时间Risetime。 图1 包括信号源和示波器的简单测量模型 示波器的设计者需要从两个方面入手来减少负载效应的影响: a．高阻探头，利用有源和无源电路来减少负载效应，这些电路包括补偿衰减器或者低容值场效应晶体管缓冲放大器。 b．对于高频应用的直接连接，示波器的输入电路采用50ohm的内部端接。在这些场合，示波器输入电路被设计成常数的50ohm负载阻抗。低电容的探头被设计为50ohm端接来减少负载效应。 如何选择合适的探头 通常，探头可以被分成三大类。1、无源高阻探头；2、无源低阻探头；3、有源探头。
各类仪器的校准方法
各类仪器的校准方法 数字万用表 一、范围 本标准适用本单位所有用于测量电信、电压的计量器具在使用的量程范围内的首次检定，后续检定和使用中检验。 二、技术要求 1．工作环境 环境温度为20℃±5，相对湿度不大于75%RH。无电磁场干扰。 2．检定标准 以K E I T H L E Y-2000型6位半数字万用表为基准，进行比对检定。 3．检定周期 新购的此类仪器须进行首次检定，使用中的此类仪器须每年检定一次，检定合格的方可使用。 4．误差范围 在量程范围内，测量相对误差应小于0.5%。 5．检定人员 须指定专业人员进行检定并作好检定记录。 三、检定方法 1.外观检查受检仪器的外观是否完好，各功能键和旋钮无松动，工作正常，电源充足。 2.受控仪器在切换测量标准后，先须校零，将输入两端短接，显示值应为0，不为零时，可调 整到零。 3.将信号源与基准万用表和受检仪器进行连接，检定电压时，须并联连接，检定电流时，须 串联连接。 4.受检仪器在各测量标位至少取3个点进行比对，记录3次测量平均值。 5.受检仪器的相对误差按以下公式计算。 基准表示值-受检表示值 相对误差= ×100% 测量范围 四、记录 将检验结果记录，并填写“数字万用表内校记录”表。
示波器 示波器探头校准规范 使用的技术要求指标：电压衰减 误差应小于±5% ，频带宽度大于30MHz 1.外观检查。 被检100:1示波器探头外观应完整无损，有无接触不良现象。 2.电压衰减校准。 2.1.将数字示波器与校准仪通过100：1探头相连接好。 2.2.设置数字示波器增益控制旋钮校准位置，置示波器校准 仪脉冲输出方式，使显示波形与数字示波器的刻度相对应（数字示波器输入幅度衰减应设置在100：1状态），此时，调节“V”误差旋钮，直到脉冲的上下基线与示波器水平刻度完全重合，读出示波器校准仪表头误差读数。 2.4.误差应小于±5%。 3.频带宽度的校准 4.1将示波器与合成信号发生器通过100:1探头连接好。 4.2.合成信号发生器输出频率置100KHz调节输出电压，使示波器屏幕显示高度为 Ho为检验工作的80%左右（通常为6div）。 4.3.保持发生器输出电压不变，均匀地改变发生器的频率，记下各频率点的波形高度 Hi则频带宽度下降的dB数，（频带宽度下降的dB数=20lgHi/Ho（dB））。 其中：Hi─各频率点显示的幅度高度。 Ho─基准频率点显示幅度的高度。 4.4.当合成信号发生器的频率向示波器上限频率继续升高时，显示高度下降为 0.707Ho（即4.2div）时对应的频率为100:1示波器探头带宽实测值，应大于30MHz。 6.校准条件 6.1.环境温度：（20±5）℃ 6.2.相对湿度：≤80% 7.标准器具： 7.1.示波器校准仪型号：S06 机身编号：08047 7.2合成信号发生器型号：6061A 机身编号：9646914 数字示波器型号：HP-54600B 机身编号：38421026 8.校准结果的处理和校准周期 8.2.经校准合格的100：1示波器探头，发给并在机身上加贴校准合格证标识；校 准有部分超差，给准用证，并注明准用范围；不合格的贴上“禁止使用”标识
示波器探头校准的重要意义
示波器无源高阻电压探头具有通用性，通常一个探头可以与不同的示波器搭配使用。但不同的示波器，甚至同一示波器的不同输入通道，输入阻抗会有差异，这样当探头切换到带衰减的档位时，由于示波器输入阻抗的差异，势必导致衰减系数出现偏差，最终造成测量结果错误。为了解决这个问题，就要考虑探头与示波器输入通道之间的阻抗匹配和频率补偿。探头补偿是针对有衰减的档位设计的，当探头切换到无衰减档位时，补偿调节无效。 示波器的输入阻抗可以等效为一个电阻与一个电容的并联。电阻的阻值比较好控制，一般偏差不大，而寄生电容则与电路设计相关，会有一定的差异。为了补偿输入电容，需要在探头的衰减档位上设计相应的补偿电路，通过调节可调电容，补偿输入电容的差异，这就是低频补偿，所有的探头都具有该功能。然而，由于电路设计方案不同，该可调电容的位置也不一样，但通常在探尖端，如图1所示。 图1低频补偿调节孔 调整补偿电容时需接入示波器上的1kHz校准信号，调整补偿电容，直到方波的顶部最平坦，而不应出现欠补偿或过补偿的情况。当探头欠补偿时，高频信号的测量结果偏小，反之，高频信号的测量结果偏大。若示波器上的1kHz的校准信号损坏，也可以采用外部的1KHz的标准方波进行校准，但应特别注意以下几点。 首先，信号波形要接近理想的方波，不应出现过冲或上升沿过缓的情况，以免调节时影响判断，信号质量可通过探头无衰减档评估。 其次，信号频率应为1kHz，频率过高或过低都会影响补偿的正常操作，例如出现调整补偿时，信号波形形状不变，而幅度变化的情况。之所以选择校准信号频率为1kHz，是与探头本身的频率特性相关的，在该频率下，最有利于观察补偿情况。当然，在补偿时对校准信号的幅度并无严格要求，以方便观察为佳。低频补偿前后的波形如图2所示。 图2低频补偿前后波形对比 为了降低探头的负载效应并扩大补偿范围，通常会将补偿电容放置在探尖端。然而，对于带宽较高的探头，该补偿电容并不能在整个通频带内都起作用，往往还需要做额外的高频补偿，如图3所示。
温度校准仪说明书
温度校准仪操作手册 程序输出 对热电偶和电压输出，校准仪提供专门的功能，扫描输出和斜波输出。在扫描功能中，它有12个步骤，每个步骤的幅度和时间间隔是可以单独设定的。斜波输出有2个线性斜波输出，它的分辨力和时间间隔也可以被设定。 扫描输出 1、操作步骤 1）按
仪将跳到再下一步。 4）STEP：校准仪进入步进状态在此模式中，按 键可进入下一步或回到上一步，当任何一步的输出值超过当前类型时，校准仪将会跳到这一步，直到某一步的输出值在当前类型范围内。 5）在步进扫描功能中，第一步的输出值超过当前类型，校准仪步进扫描功能将不能被激活且输出也会出错。这时你必须从SETUP功能中检查扫描 模式的内存。 4、扫描输出设置 按住
示波器-OFFSET的校正
OFFSET的校正 由于工作环境温度的变化，还有其他因素会引起示波器和有源探头的直流偏置，会对测量结果造成比较大的影响，所以要对其进行校正。 a、示波器通道本身的偏置校正： 1.首先确认示波器通道本身有无偏置，方法如图示：暖机20分钟以上时间之后，在 通道的Coupling（耦合）菜单中选择GND方式，并把垂直刻度Scale设为最小1mv/div，此时观测扫描线与通道标示之间是否有偏差，如果有则需要进行校正。接地耦合以后通道的刻度标示后会有提示，如图所示 2.进行通道校正，按下Utility键进入菜单，在System中选择Cal，出现如下画面， 选择Signal Path Pass，取下所有的连接的探头，选择OK，执行信号路径校准。
信号路径校准的时间大约需要十分钟，通常在示波器工作环境温度变化达到1０°Ｃ时需要进行此校准；或者通常使用比较小的量程范围５ｍＶ／ｄｉｖ以下时，每周需要进行此校准。 b、电流探头偏置校正 电流探头偏置的校正，尽量在探头接上示波器暖机工作二十分钟以上时间之后进行，刚接上示波器就进行校正，随着工作时间增加，温度也会增加，也会造成一定的偏移。 1.校正时探头不接信号，并将扳手推至CLOSE位置，注意推紧，也不要用力过猛造 成探头损坏 2.按下DEGAUSS按钮，进行消磁（每次测试前建议进行此操作）；将示波器垂直刻 度Scale设为最小10mA/div；调节BALANCE旋钮调节至基准位置 c、高压差分探头偏置校正 高压差分探头偏置的校正，也需要在探头接上示波器暖机工作二十分钟以上时间之后进行 1.把信号输入端短接，将示波器垂直刻度Scale设为最小50mV/div或者500mV/div 2.使用探头所附带的无感小起子，调节OFFSET旋钮，调节至基准位置
示波器探头原理
示波器探头原理 示波器探头原理---示波器探头工作原理 示波器探头不仅仅是把测试信号判定以示波器输入端的一段导线，而且是测量系统的重要组成部分。探头有很多种类型号各有其没的特性，以适应各种不同的专门工作的击破要，其中一类称为有源探头，探头内包含有源电子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。 我们将首先集中讨论通用无源探头，说明共主要技术指标以及探头对被测电路和被测信号的影响，接着简单介绍几种专用探头及其附近。 屏蔽 示波器探头的一个重要任务是确保只有希望观测的信号才在示波器上出现，如果我们仅仅使用一面导线来代替探头，那到它的作用就好象是一根天线，可以从无线电台、荧光灯，电机、50或60Hz的电源的交流声甚至当地业余无线电爱好者那里接收到很多不希望的干扰信号，其些这类噪声甚至还能抽向注入到被测电路中去所以我们首先需要的是屏蔽的电缆，示波器探头的屏蔽电缆通过们于探头尖端的接地线和被测电路连接，从而保证了很好的屏 蔽。 示波器探头带宽 和示波器一们，示波器探头也具有其允许的有限带宽。如果我们使用一台100MHz的示波器和一个100MHz的探头，那么它们组合起来的响应就小于100MHz，探头的电容和示波器的输入电容相加，这就减小了系统的带宽，加大了显示的上升时间tr见第一章1.3节上升 时间。 使用1.3节的公式 tr(ns)=350/BW(MHz) 如果示波器和探头各自均为100MHz带宽，其上升时间均为tr=3.5ns 。则有效系统上 升时间就由下式给出： trsystem=sqr(t2rscope+t2rprobe) =sqr(3.52+3.52)ns =sqr(24.5)2ns =4.95ns 根据4.95ns的系统上升时间求得，系统带宽为350/4.95MHz=70.7MHz。 Fluke公司给所有示波器配备的探头都能使示波器保证在探头尖端获得规定的示波器带宽，从上述的计算可以看出，视觉要求探头本射的带宽要比示波器的带宽宽得多。 示波器探头负载效应 当我们进行测量时，我们常常以为测得的电压和电路中未连入示波器时是完全一样的。 实际上，每个示波器探头都有其输入阻抗，输入阻抗包含了电阻、电容和电感分量。由于探头引入的额外负载，所以连入探头后就会影响被测电路我以当我们分析测量结果时必须
示波器基础(一)——示波器基础知识之一
示波器基础（一）——示波器基础知识之一1．1 说明和功能 我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。 普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。而示波器则与共不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。 示波器和电压表之间的主要区别是： 1.电压表可以给出祥测信号的数值，这通常是有效值即RMS值。但是电压表不能给出有关信号形状的信息。有的电压表也能测量信号的峰值电压和频率。然而，示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。 2.电压表通常只能对一个信号进行测量，而示波器则能同时显示两个或多个信号。 显示系统 示波器的显示器件是阴极射线管，缩写为CRT，见图1。阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统，称为电子枪。电子枪向屏幕发射电子。电子枪发射的电子经聚焦形成电子束，并打在屏幕中心的一点上。屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。
图1 阴极射线管图 电子在从电子枪到屏幕的途中要经过偏转系统。在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平（X）偏转板和垂直（Y）偏转板组成。这种偏转方式称为静电偏转。 在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线形成网络，称为标尺。标尺通常在垂直方向有8个，水平方向有10个，每个格为1cm。有的标尺线又进一步分成小格，并且还有标明0％和100％的特别线。这些特别的线和标明10％和90％的标尺配合使用以进行上升时间的测量。我们后面会讨论这个问题。 如上所述，受到电子轰击后，CRT上的荧光物质就会发光。当电子束移开后，荧光物质在一个短的时间内还会继续发光。这个时间称为余辉时间。余辉时间的长短随荧光物质的不同而变化。最常用的荧光物质是P31，其余辉时间小于一毫秒(ms).而荧光物质P7的余辉时间则较长，约为300ms，这对于观察较慢的信号非常有用。P31材料发射绿光，而P7材料发光的颜色为黄绿色。 将输入信号加到Y轴偏转板上，而示波器自己使电子束沿X轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。这样扫出的信号波形称为波形轨迹。 影响屏幕的控制机构有：