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示波器测量高频信号为什么要用x10档

2024-05-27 16:41
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上期说到了换示波器探头,第一次使用需要对探头进行补偿电容的调节。使用示波器还有一个重要的点需要知道,那就是测试高频的时候需要用x10档,而不要用x1挡。这一点可能很多人都知道,但并不一定知道更深一点的原因,那么,我们就来说一说。

 

无缘高阻示波器探头带宽

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提一下,示波器探头的带宽也类似一个通滤波器,一般指3Db带宽。比如探头带宽标准100Mhz,可以理解为,测量100Mhz的正弦波信号,实际测量的值会比真实值衰减到了0.707倍。

需要注意的是,这里说的是正弦波,而我们测量信号是各种各样的,含有很多的频率分量。比如方波的频谱是由无数种奇次谐波构成,而一般至少要5次谐波才能较好的还原方波信号。

因此100Mhz带宽的探头,只能保证测试20Mhz以下信号才能不出现明显失真。并不是100Mhz带宽的探头,可以测量100Mhz信号不失真,示波器标注的带宽也是如此。

所以,我们一般说,示波器带宽为N的示波器,可以测试的最高信号频率是N/5。

下面来看一看某厂示波器探头参数

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可以看到探头x1带宽都是6Mhz,而x10档的带宽虽说各个型号不尽相同,但都是比x1挡要高不少。

按照先前说的,6Mhz带宽,那么其测试信号不失真的频率是1.2Mhz。因此我们说x1挡是不能用来测量高频信号的,如果要测量高频信号,需要用到x10挡。

 

X1挡的带宽为什么就比x10挡的低呢?

由上我们知道了一个事实,测高频要用x10挡。然而问题永远都是无穷无尽的,而寻找问题的答案就是加深我们学习的过程,知道推到过程远比只记一个结论来得有意思。

新问题来了,凭啥x1档的带宽就要比x10的低呢?

要解决这个问题,我们就需要看x1档的等效电路与x10的等效电路有什么不同。通过上期,我们知道x10挡的等下电路如下图:

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X10档从上期文章,我们知道,经过电容补偿之后,带宽可以做高。

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X1档没有了前面的9M电阻,只有一个几百Ω的电阻,这个电阻可能各家不太一样。这个其实是一个低通滤波器,假设电阻是200Ω,C2电容为100pF,滤波器的截止频率为3.2Mhz。不同厂家的设备串联的电阻和C2等效电容都有些差别,所以上面举例x1挡的带宽是6Mhz也就能理解了。

也许有人会说,我在那个几百欧的电阻上面像x10挡那样并联一个电容进行补偿,不也可以做成更高带宽吗?

我们来算一下,必须满足公式R1*C=R2*C2

R1=200Ω,R2=1MΩ,C2=100pf

计算的C=500nF

这么一看,在R1上面并联一个500nF左右的电容做补偿,应该也可以啊。

那为什么没这么干呢?好吧,我也没想明白,一不小心自己给自己挖了个坑,汗。。。。

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