
示波器测量高速信号时的注意事项
图 1 截至频率为方波频率的滤波情况

图 2 截至频率为方波3次谐波频率的滤波情况

图 3 截至频率为方波5次谐波频率的滤波情况

图 4 截至频率为方波7次谐波频率的滤波情况
可以看出想要得到较为完整的方波信息,最少需要5次谐波分量,而且如果想要获得更加准确的信息,就需要能够测量到更多的谐波分量。
所以选择示波器和探头带宽时至少要选择被测量方波信号的5次谐波频率以上的带宽。
二、探头的选择
示波器是无法直接对信号进行测量的,必须通过一个物理连接将信号传输到示波器内。这种物理连接就是探头。探头对高速信号测量来说至关重要。普通无源探头一般有1:1探头和10:1探头两种。这两种探头除了衰减比例不同外,还会对高速信号产生很大的差异。想要解释这个问题,需要现讨论一下探头的一个关键特性——负载效应。
理想情况下,我们希望我们的测量设备的阻抗无穷大,这样测试设备的接入就不会对被测系统产生任何影响,从而保证测量的真实性。但是遗憾的是测量系统不可能有无穷大的输入阻抗,而这时候,测量设备Wintec的接入,会对被测系统产生什么影响呢?假设被测试系统如下图所示。

图 5 被测系统等效示意图
可以看出,测量点电压:V_out=V_sig×R_L/(R_L+R_S );
而当采用示波器进行测量时,由于示波器的输入电阻和寄生电容,会使得此时的等效电路图如下图所示:

图 6 探头接入等效示意图
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