摘要：對于工業(yè)環(huán)境中的許多電氣測量項(xiàng)目，高阻抗DMM或記錄儀是合適的工具。這些測試儀器的輸入阻抗相對較高(>1MΩ)，因此連接后不會成為在測電路的負(fù)載。這些測試工具通常不會影響電路的運(yùn)行或電路的測量。

　　另一方面，當(dāng)今的測試工程師可能無法避免在高阻抗測試點(diǎn)或反饋控制電路內(nèi)的測試點(diǎn)上進(jìn)行測量。在這些環(huán)境下測量可能對測量結(jié)果和DUT的正常運(yùn)行有不利影響 – 除非采取正確的預(yù)防措施。

　　橫河示波記錄儀初用須知

　　除了測量低電平(例如低于10mV)、低頻率(< 1MHz)信號以外，都應(yīng)考慮使用10:1無源探頭。即使進(jìn)行低頻率、低電平測量，您可能也需要10:1探頭提供的性能。

　　這是什么原因? Yokogawa專家解釋因?yàn)?:1探頭產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)高于10:1探頭。雖然1:1探頭不會對多數(shù)測試點(diǎn)施加負(fù)載，但可能對高阻抗測試點(diǎn)施加負(fù)載。實(shí)際上，在500kΩ的測試點(diǎn)上，由于存在電阻性負(fù)載，1:1的探頭設(shè)計(jì)可能產(chǎn)生將近35%的誤差! 但是，在同一測試點(diǎn)上，負(fù)載效應(yīng)只會讓10:1的探頭產(chǎn)生5%的誤差。這是負(fù)載效應(yīng)引起的測量誤差。測量誤差本身足以成為問題，而且當(dāng)探頭連接到DUT時，DUT也可能受到某種方式的影響。也就是說，探頭的負(fù)載效應(yīng)可能帶來副作用。如果測試點(diǎn)是反饋回路或閉環(huán)回路的一部分，測量時也要格外注意。反饋電路通常具有高阻抗節(jié)點(diǎn)。使用不合適的探頭探測這些類型的電路或系統(tǒng)可能嚴(yán)重影響反饋電路的相位裕度，導(dǎo)致狀態(tài)變化、不穩(wěn)定和/或振蕩，甚至故障停機(jī)。此效應(yīng)通常在探測高阻抗節(jié)點(diǎn)或測試點(diǎn)時較為顯著，使用高阻抗探頭(如10:1探頭甚至FET探頭)或采取其它預(yù)防措施可最大限度降低此效應(yīng)。

　　除了明顯的電阻性負(fù)載之外，還有其它因素，例如電容性負(fù)載和電感性負(fù)載。

　　電容性負(fù)載

　　對于任何無源探頭設(shè)計(jì)，頻率越高，探頭輸入電容產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)越大 – 這無法避免。除了這種負(fù)載效應(yīng)及其帶來的測量誤差之外，在DUT的反饋回路或控制線路上增加電容相當(dāng)于在設(shè)計(jì)中加入了一個低通濾波器 – 會產(chǎn)生非預(yù)期后果。

　　可以這樣想象：使用1:1的探頭相當(dāng)于在DUT上加了一個100pF的電容，而使用10:1的探頭更接近于在DUT或測試點(diǎn)上加了一個10pF的電容 - 1:1探頭比10:1探頭更可能對反饋電路產(chǎn)生影響。同樣，使用錯誤的探頭探測反饋通路可能嚴(yán)重影響反饋電路的相位裕度，導(dǎo)致狀態(tài)變化、不穩(wěn)定和/或振蕩。

　　電感性負(fù)載(振鈴)

　　使用無源探頭進(jìn)行探測相當(dāng)于在測試點(diǎn)和接地之間加上一個串聯(lián)諧振L-C電路。什么!? 此串聯(lián)諧振L-C電路由探頭的輸入電容和接地線組合而成，諧振頻率將超過100MHz，如果僅僅縮短接地線，甚至?xí)哌_(dá)400MHz。如果保持在此頻率之下，使用我們一直在推薦的10:1探頭即可。

　　測試點(diǎn)的上升時間加快時，諧振頻率將成為問題，串聯(lián)L-C電路可能“振鈴”，顯著增加測量結(jié)果的誤差并改變反饋電路的相位裕度。請記住 – 使用10:1探頭可能也還不夠 – 對于100MHz以上的頻率，您需要考慮其它探頭，如有源雙極探頭或

　　FET探頭(不在本文討論范圍內(nèi))。而且，檢查大電路板時，我們往往想要延長探針引線，這樣做會導(dǎo)致輸入信號階躍變化時發(fā)生振鈴 – 因此，如果波形完整性不容忽視，尤其是上升時間較快時，不要采取這種做法。

　　接地、隔離和DUT

　　通過使用隔離模塊，SL1400提供浮動測量功能。使用隔離模塊時，測試點(diǎn)的接地節(jié)點(diǎn)相互隔離并與公共接地隔離。這在同時探測多個不同測試點(diǎn)時至關(guān)重要。這是什么原因? 因?yàn)闇y量點(diǎn)之間的隔離與測試點(diǎn)自身的隔離同樣重要。隔離是良好的工程習(xí)慣。示波記錄儀的隔離輸入模塊保留了DUT中已有的接地系統(tǒng)。

　　您不會愿意讓系統(tǒng)中的接地點(diǎn)與一堆測試線扎在一起 – 所以不要在連接示波記錄儀時無意間造成這種局面 – 必要時使用隔離模塊并避免將每個DUT測試點(diǎn)連接到一個公共點(diǎn)。否則可能引發(fā)DUT自身的許多潛在問題，而且放棄了示波記錄儀可以隔離的優(yōu)點(diǎn)。

　　因此，若要充分利用示波記錄儀的隔離功能，使用最佳探頭并且絕不要把所有接地線扎在一起。

　　遵守以下規(guī)定

　　下表匯合了選擇和連接每個探頭時需要注意的事項(xiàng)：

　　不要簡單地將所有接地線扎在一起然后將一條接地線連接到DUT。這樣做會破壞

　　SL1400隔離模塊提供的隔離功能。使用在物理上靠近測試點(diǎn)的接地點(diǎn)。每個測試點(diǎn)一個接地。

　　不要以任何方式延長接地線或探頭引線。避免這種做法。如果您發(fā)現(xiàn)信號上升時間

　　較快時發(fā)生振鈴，則幾乎可以肯定是接地線過長。務(wù)必對每個探頭使用接地或參考觸點(diǎn)并確保距離盡可能短。

　　在儀器上使用制造商建議的探頭并為其裝配附件。

　　避免負(fù)載效應(yīng)及其對DUT的影響：探測高阻抗或反饋電路時，避免使用1:1探頭。1:1探頭往往也可以使用，但10:1探頭可能是更好的選擇。

　　避免敏感電路發(fā)生驟變：連接到測試點(diǎn)時，避免切換探頭的衰減開關(guān)(1X、10X)。此外，如果必須使用1:1探頭，連接到敏感的測試

　　點(diǎn)或DUT時，避免切換測試儀器的量程。

　　不僅如此，您還要保護(hù)在測試設(shè)備上的投資。在測試點(diǎn)相互之間以及測試點(diǎn)與示波記錄儀輸入之間的隔離方面 - 10:1探頭不僅負(fù)載效應(yīng)較小 – 而且在自身和測試點(diǎn)之間提供9M歐姆的隔離。這有雙重作用：防止意外的過電壓輸入損壞儀器，同時為測試點(diǎn)提供附加的9 MΩ隔離(相比1:1探頭設(shè)計(jì))。

　　使用方便、高性能的附件

　　底線：在進(jìn)行關(guān)鍵性探測時，充分利用10:1探頭可以隔離的優(yōu)點(diǎn)。不過，您是否發(fā)現(xiàn)無源探頭不便于使用? 也許您更喜歡用香蕉插頭和夾子來連接測試點(diǎn)。

　　對于SL1400，可以使用安全、便捷、高性能的10:1 Yokogawa 700929，以保護(hù)敏感的測試點(diǎn)。此探頭幾乎可適應(yīng)任何類型的測試點(diǎn)或接頭，包括安全接頭。

　　為了在連接儀器方面保留選擇余地，務(wù)必充分利用附件。SL1400可搭配豐富的適配器和電纜，幾乎可滿足任何需求。

　　總結(jié)

　　多花時間了解探頭及其對測量、系統(tǒng)或DUT的影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，請使用您擁有的最好探頭，用Yokogawa探頭和附件來配合SL1400最為理想。將

　　最好的探測工具放在便于拿取的地方并擺放整齊，這樣您就不會為了貪圖方便而使用不恰當(dāng)?shù)墓ぞ哌M(jìn)行測量，將所有探頭信息納入您的測試規(guī)程，不留任何漏洞。