示波器探頭結構及其使用方法分析

打開APP

示波器探頭結構及其使用方法分析

伍文輝 發表於 2017-11-04 10:15:36

　　示波器探頭對測量結果的準確性以及正確性至關重要，它是連接被測電路與示波器輸入端的電子部件。最簡單的探頭是連接被測電路與電子示波器輸入端的一根導線。下面我們來看看示波器探頭的基本結構。

一、示波器探頭結構

　　1．探頭結構

　　以日常使用較多的LP-16BX探頭為例，其典型結構如圖1所示，它的一端具有一個掛鈎，檢測波形時可以鉤到電路的元件引腳上，掛鈎外有一個護套，內有彈簧。檢測時用手將護套拉下，掛鈎才露出來。

　　

　　圖1 LP-16BX探頭結構示意圖

　　2．接地環和接地夾

　　探頭中間有一個接地環和接地夾，用於與被檢測的電路地線相連。使用時如果沒有正確接地，就不能正常檢測波形。

　　3．衰減轉換開關

　　在探頭的尾部有一個衰減轉換開關，旋轉下部的套筒形旋鈕可以進行x1擋或x10擋的選擇。在手柄下部標有選擇指示，x10擋即表示檢測送入的信號被衰減1/10，因此示波器上觀測的值要乘以10。

　　4．BNC型插頭

　　探頭通過電纜將信號送到示波器的信號輸入端，探頭電纜的另一端有一個BNC型插頭，在插頭的部分有一個校正電容器的調整端。如圖2所示。

　　

　　圖2 LP-16BX探頭校正電容的位置示意圖

　　5．探針

　　如圖3左邊所示，當逆時針旋轉掛鈎護套，取下護套以後，就可以將掛鈎部分卸下來，露出探頭的探針，如圖4-15右邊所示。這樣，在檢測密度很高的電路板時，可用探針點到檢測部位，以免與其他元件短路。

　　

　　圖3 LP-16BX探頭結構示意圖

　　6．在x10擋測量

　　示波器探頭在x10擋具有高阻抗和低電容量的特性，但是輸入電壓的幅度被衰減為1/10，在測量時注意這個特點，即

　　測量的電壓值=示波器靈敏度（V/DIV）×屏幕幅度x10

　　例如，示波器靈敏度擋為1 V/DIVx屏幕幅度為SDIVx10，則測量電壓值應為50V。

　　注意：在x10擋測量信號波形，必須調整探頭上的電容器，使方波的頂部平直。

　　7．在x1擋測量

　　在x1擋測量，實際上就是將被測量信號直接送到示波器而沒有衰減。因此，輸入電容量比較大，約為250 pF。測量時必須考慮這個因素。

　　二、示波器探頭的使用方法

　　別看一個示波器探頭很簡單，其實還是很有講究的。以下是 圈圈使用示波器探頭的一點小經驗，供大家使用時參考一下。 首先是帶寬，這個通常會在探頭上寫明，多少MHz。如果探頭 的帶寬不夠，示波器的帶寬再高也是無用，瓶頸效應。

　　另外就是探頭的阻抗匹配。探頭在使用之前應該先對其阻抗 匹配部分進行調節。通常在探頭的靠近示波器一端有一個可調電 容，有一些探頭在靠近探針一端也具有可調電容。它們是用來調 節示波器探頭的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的話，測量到的波 形將會變形。調節示波器探頭阻抗匹配的方法如下：首先將示波 器的輸入選擇打在GND上，然後調節Y軸位移旋鈕使掃描線出現在 示波器的中間。檢查這時的掃描線是否水平（即是否跟示波器的 水平中線重合），如果不是，則需要調節水平平衡旋鈕（通常模 擬示波器有這個調節端子，在小孔中，需要用螺絲刀伸進去調節。

　　數字示波器不用調節。然後，再將示波器的輸入選擇打到直流 耦合上，並將示波器探頭接在示波器的測試信號輸出端上（一般 示波器都帶有這輸出端子，通常是1KHz的方波信號），然後調節 掃描時間旋鈕，使波形能夠顯示2個周期左右。調節Y軸增益旋鈕， 使波形的峰-峰值在1/2屏幕寬度左右。然後觀察方波的上、下兩 邊，看是否水平。如果出現過衝、傾斜等現象，則說明需要調節 探頭上的匹配電容。用小螺絲刀調節之，直到上下兩邊的波形都水平，沒有過衝為止。當然，可能由於示波器探頭質量的問題， 可能調不到完全無失真的效果，這時只能調到最佳效果了。

　　其實示波器具有什麼功能在最大程度上取決於示波器探頭的種類，如果你探頭是只能探測電子波動的，那你這臺示波器就只能夠探測電子的活動，或者說你給你的示波器裝上了一個磁場探頭，那麼一些通過磁場發生的物質變化，就能夠被你的示波器探測到，總體上說來，示波器的工作原理就是通過探頭將過程與變化產生的物理變化因素轉化成電流輸入示波器中，最後以圖形的形式顯示在我們的眼睛前。

　　三、示波器探頭使用注意事項

　　示波器探頭在使用時，要保證地線夾子可靠的接了地（被測系統的地，非真正的大地），不然測量時，就會看到一個很大的 50Hz的信號，這是因為示波器的地線沒連好，而感應到空間中的 50Hz工頻市電而產生的。如果你發現示波器上出現了一個幅度很 強的50Hz信號（我國市電頻率為50Hz，國外有60Hz的），這時你 就要注意下看是否是探頭的地線沒連好。由於示波器探頭經常使 用，可能會導致地線斷路。檢測方法是：將示波器調節到合適的 掃描頻率和Y軸增益，然後用手觸摸探頭中間的探針，這時應該能 看到波形，通常是一個50Hz的信號。如果這時沒有波形，可以檢 查是否是探頭中間的信號線是否已經損壞。然後，將示波器探頭 的地線夾子夾到探頭的探針（或者是鉤子）上，再去用手觸摸探 頭的探針，這時應該看不到剛剛的信號（或者幅度很微弱），這 就說明探頭的地線是好的，否則地線已經損壞。通常是連接夾子 那條線斷路，通常重新焊上即可，必要時可更換，注意連接夾子 的地線不要太長，否則容易引入幹擾，尤其是在高頻小信號環境 下。示波器探頭的地線夾子應該要靠近測量點，尤其是測量頻率 較高、幅度較小的信號時。因為長長的地線，會形成一個環，它 就像一個線圈，會感應到空間的電磁場。另外系統中的地線中電 流較大時，也會在地線上產生壓降，所以示波器探頭的地線應該 連接到靠近被測試點附近的地上。

　另外就是示波器上還有一個選擇量程的小開關：X10和X1。當選擇X1檔時，信號是沒經衰減進入示波器的。而選擇X10檔時，信號是經過衰減到1/10再到示波器的。因此，當使用示波器的X10 檔時，應該將示波器上的讀數擴大10倍（有些示波器，在示波器端可選擇X10檔，以配合探頭使用，這樣在示波器端也設置為X10 檔後，直接讀數即可）。當我們要測量較高電壓時，就可以利用探頭的X10檔功能，將較高電壓衰減後進入示波器。另外，X10檔的輸入阻抗比X1檔要高得多，所以在測試驅動能力較弱的信號波形時，把探頭打到X10檔可更好的測量。但要注意，在不確信號電壓高低時，也應當先用X10檔測一下，確認電壓不是過高后再選用正確有量程檔測量，養成這樣的習慣是很有必要的，不然，哪天萬一因為這樣損壞了示波器，要後悔就來不及了。經常有人提問，為什麼用示波器看不到晶振引腳上的波形？一個可能的原因就是 因為使用的是探頭的X1檔，這時相當於一個很重的負載（一個示波器探頭使用×1檔具有上百pF的電容）並聯在晶振電路中，導致電路停振了。正確的方法應該是使用探頭的X10檔。這是使用中應 當注意的，即或不停振，也有可能因過度改變振蕩條件而看不到 真實的波形了。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴