Prob seçimi ve kullanım sorunlarının ayrıntılı açıklaması
Mühendisler test için osiloskoplar kullandıklarında, çoğu yalnızca probun voltaj aralığı ve frekans aralığına dikkat ederler ve bazı senaryolara yol açabilecek eşdeğer kapasitans, empedans vb. Gibi probun diğer özelliklerini daha derinlemesine anlamazlar. Doğru prob seçilemedi. Aslında prob, test edilecek noktayı osiloskopa bağlayan bir ara bağlantı olarak, test edilen cihaz ve osiloskop ile birlikte bir test sistemi oluşturur.Herhangi bir bağlantıdaki değişiklikler tüm test sisteminde değişikliklere neden olur.
Problar, güç kaynağına ihtiyaç duyup duymadıklarına göre aktif problara (dahili amplifikatör, harici güç kaynağı gereklidir) ve pasif problara (dahili olarak pasif bileşenlerdir, güç kaynağı gerekmez) ayrılabilir ve ölçüm sinyalinin türüne göre voltaj probları, akım probları ve optik problara bölünebilir Bekle. Aşağıda temel olarak günlük testlerde sıklıkla kullanılan birkaç prob ve farklı senaryolarda karşılık gelen probların seçimi tanıtılmaktadır.
Genellikle kullandığımız, 10: 1 yüksek empedanslı pasif bir probdur. Avantajı (genellikle maksimum birkaç yüz volt ölçülebilir) ve düşük fiyattır.Dezavantaj, giriş kapasitansının büyük olması ve telafi gerektirmesidir. Aşağıdaki şekil, 10: 1 yüksek empedanslı pasif bir probun şematik diyagramını göstermektedir:
Şekil 110: 1 yüksek empedanslı pasif prob prensibi
Bunlar arasında C ayarlanabilir, kablonun kapasitansının paralel eşdeğer değeri, osiloskobun kapasitansı ve ayarlanabilir kapasitans olarak düşünülebilir. Probu dengelemek için R probu * C probu = R osiloskop * C'yi ayarlanabilir hale getirmek için bu kapasitansı ayarlamamız gerekir. Ayrıca osiloskopta parazitik kapasitanslar vardır.Aynı osiloskopun farklı kanallarının veya farklı osiloskopların parazitik kapasitansları farklıdır, bu nedenle başka bir kanala veya başka bir osiloskopa bağlı aynı probun tekrar kompanse edilmesi gerekebilir.
farkında olmak zorunda:
1) Yük kapasitans etkisinin varlığı nedeniyle, yüksek empedanslı pasif probların yüksek frekans özellikleri çok iyi değildir. Bu nedenle, bu tür bir prob genellikle düşük frekanslı durumlar için uygundur.Şekil 1'e göre, osiloskop ayrıca 1M'luk bir giriş empedansı seçmelidir. (Bazı osiloskoplar 1M ve 50 giriş empedansını seçebilir. Yüksek frekansı ölçmeniz gerektiğinde, osiloskop genellikle 50 giriş empedansını seçer.)
2) 10: 1 probdaki voltaj bölünmesinden sonra osiloskop tarafından alınan sinyal, orijinal sinyalin yalnızca 1 / 10'u kadardır, bu nedenle osiloskobun görüntülenmeden önce amplifiye edilmesi gerekir.Bu durum osiloskobun gürültü tabanını da yükseltecektir. Probun 1X'i farklıdır Bu viteste, sinyal osiloskoba zayıflama olmadan doğrudan girer, bu nedenle osiloskobun gürültü tabanı yükseltilmeyecektir. Yani 1X dişli, küçük sinyal veya güç dalgalanmasını ölçmek için uygundur .
Aktif prob
Aktif problar, düşük giriş kapasitansı, yüksek bant genişliği, yüksek giriş direnci ve kompansasyonsuz avantajlara sahiptir.Dezavantajları yüksek maliyet, güç kaynağı ve düşük dinamik aralıktır.
Aktif problar, tek uçlu aktif problara, diferansiyel problara (yüksek bant genişliğine ve yüksek voltajlı) ve akım problarına bölünebilir. Tek uçlu aktif prob ile diferansiyel prob arasındaki fark, tek uçlu aktif probun test noktasının referans seviyesini zemine test etmesidir, ancak diferansiyel prob iki test noktası arasındaki göreceli potansiyel farkını doğrudan ölçebilir. İletişim. Tek uçlu aktif bir prob, özel bir diferansiyel probdur, ancak bir diferansiyel probun çalışmasının yerini alamaz.Örneğin, değişken ölçümler veya ortak mod reddi gerektiren testler için bir diferansiyel prob gereklidir.
Tek uçlu aktif prob
Harici güç kaynağına ihtiyaç duyan tek uçlu aktif probun içinde nispeten yüksek empedanslı yüksek bant genişliğine sahip bir amplifikatör vardır, bu nedenle aktif bir prob haline gelir. Yüksek giriş empedansı ve yüksek bant genişliği gerektiren senaryolar için uygundur.Genel olarak, 1M'luk bir giriş empedansı ve 1G'nin üzerinde bir bant genişliği sağlayabilir (şu anda, osiloskop eşleştirme için 50'lik bir giriş empedansı seçmelidir, ancak probun kendisinin giriş empedansı hala yüksek empedanstır. Aşağıdaki Şekil 2'de gösterildiği gibi). Aktif probun amplifikatörü test edilen devreye daha yakındır, bu nedenle döngü daha küçüktür, bir dizi parazitik parametre azaltılabilir, bant genişliği artırılabilir ve daha uzun kablo sürülebilir. Ancak dinamik aralık yüksek olmadığından, yüksek voltajdan zarar görmesi kolaydır, bu nedenle daha pahalı aktif probun zarar görmesini önlemek için test edilen devrenin voltaj aralığına dikkat etmelisiniz.
Şekil 2 Aktif probun çalışma prensibi
Diferansiyel aktif prob
Diferansiyel aktif probun ön uç amplifikatörü, nispeten güçlü bir ortak mod reddetme oranına sahip olan ve yüksek bant genişliği ve yüksek gerilime sahip bir diferansiyel aktif prob olarak sınıflandırılan bir diferansiyel amplifikatördür.
Yüksek bant genişliğine sahip diferansiyel aktif problar genellikle yüksek hızlı sinyalleri test etmek için kullanılır. Bu tür bir prob, genel tek uçlu aktif problardan daha yüksek bir bant genişliğine sahiptir ve diferansiyel problar genellikle yüksek hızlı dijital sinyal testi için kullanılır.
Ek olarak, yüksek bant genişliği gerektirmeyen ancak değişken ölçüm (değişken ölçümle ilgili ayrıntılar için lütfen önceki ilgili makalelere bakın), CAN veriyolu ölçümü vb. Gibi dinamik aralık için belirli gereksinimleri olan bazı senaryolar için, şu anda yüksek voltaj diferansiyel probları gereklidir. .
Mevcut araştırma
Bazen test sırasında akımı test etmemiz gerekir ve akımı test etmek için özel akım probları vardır. Osiloskop temel olarak voltaj değişimini ölçer, bu nedenle akım probu temelde akım parametresini belirli bir dönüşüm ilişkisine göre bir voltaja dönüştürür ve ardından osiloskop, voltaj değerine göre karşılık gelen akımı elde eder. Akım probu esas olarak, akım sinyalini voltaj sinyaline dönüştürmek için Hall etkisine ve elektromanyetik indüksiyon prensibine dayanmaktadır.
1) Hall etkisi
Akım geçiş yolu tarafından üretilen manyetik alan, ölçüm için bir voltaj sinyaline dönüştürülür. Voltaj probunda bir indüksiyon döngüsü vardır.Döngü güç kaynağı hattına yerleştirildiğinde, akım probu güç kaynağı hattındaki akımın oluşturduğu manyetik alanı algılayabilir ve ardından bunu bir voltaj sinyaline dönüştürebilir. Bu tür bir probun avantajı, DC ve AC'yi algılayabilmesidir, ancak dezavantajı, küçük akımları ölçme yeteneğinin sınırlı olmasıdır. Akımın ürettiği manyetik alanı, test edilen kabloyu endüksiyon döngüsünde birkaç tur daha sararak büyütebiliriz ve büyütme, dönüş sayısına eşittir.
2) Elektromanyetik indüksiyon
Akımı ölçmek için elektromanyetik indüksiyon prensibini kullanan akım probları, yüksek hassasiyete ve nispeten yüksek bant genişliğine sahiptir, ancak elektromanyetik indüksiyon prensibine göre, doğru akımı ve düşük frekanslı akımı ölçemezler.
Farklı prob koşullarının ölçüm üzerindeki etkisi
İdeal bir prob modeli, sonsuz giriş empedansı, sonsuz bant genişliği, sıfır giriş kapasitansı, sonsuz dinamik aralık ve sıfır gecikme özelliklerine sahip olmalıdır. Ama gerçekte böyle ideal bir araştırma yok. Çeşitli parazitik parametrelerin varlığından dolayı, farklı test durumlarından kaynaklanan ölçüm sonuçları da farklı olabilir.
1) Giriş kapasitansının etkisi
Farklı giriş kapasitansının ölçüm üzerindeki etkisini görmek için basit bir PP510 pasif prob kullanabiliriz.Şekil 3, pasif prob verilerini göstermektedir:
Şekil 3 PP510 pasif prob parametreleri
Şekil 3'ten 1X ve 10X viteslerde sırasıyla giriş kapasitansının 85pF ~ 120pF ve 18pF ~ 22pF olduğu ve 10X dişlideki giriş kapasitansının 1X dişliden çok daha küçük olduğu görülebilir. SDS1104X-E osiloskopun 1. kanalında bu iki dişlide aynı sinyalin yükselme zamanının farklı performansını test edebiliriz (Not: Trise * BW = 0.35'e göre 100M bant genişliğine karşılık gelen yükselme süresinin 3.5ns, PP510 olduğunu bilebiliriz. Pasif prob ve 100M osiloskoptan oluşan ölçüm sisteminin yükselme süresi 4,94, yani ölçüm sisteminin bant genişliği 70,85MHz'dir, yani probun bant genişliği ne kadar yüksekse, sistem osiloskopun bant genişliğine o kadar yakın olur). Pasif sonda, Dingyang STB-3 deney panosundaki 100KHz kare dalganın yükselme süresini ölçmek için doğrudan eşleşen kancayı ve küçük topraklama klipsini kullanır.Sonuçlar Şekil 4 ve Şekil 5'te gösterilmektedir:
Şekil 4 PP510, 1X dişli kullandığında osiloskop ölçüm sonuçları
Şekil 5 PP510, 10X dişli kullandığında osiloskop ölçüm sonuçları
Yukarıdaki şeklin sonucundan, 1X dişlinin dalga biçimi bozulmasının 10X dişlininkinden daha ciddi olduğu ve yükselme süresinin 10X dişlininkinden% 200 daha uzun olduğu açıktır. Buradan giriş kapasitansının test sonuçları üzerindeki etkisini hissedebiliriz.
Ek olarak, probun zayıflatma oranının değiştirilmesi, küçük sinyallerin ölçümünü de etkileyecektir.Küçük sinyalleri ölçerken 10X dişli kullanılması osiloskobun arka plan gürültüsünü artıracaktır.Bu nedenle, probun ölçüm koşullarını gerçek duruma göre ayarlayın.
2) Kablolama yönteminin etkisi
Yukarıdaki ölçümde kablolama yöntemini değiştirdik, pasif probun kancasını çıkardık, topraklama klipsini bir zemin yayı ile değiştirdik, dişlileri 10X'e ayarladık ve aynı sinyalin yükselme zamanını ölçtük. Ölçüm sonuçları Şekil 6'da gösterilmektedir:
Şekil 6 PP510, 10X dişli konumunu kullanır ve topraklama kelepçesi, bir topraklama yayı ile değiştirilir.
Şekil 5 ve Şekil 6'yı karşılaştırdığımızda, kablolama yöntemini değiştirerek, prob ve zemin yayı ile ölçülen yükselme süresinin öncekine göre% 6,2 oranında azaldığını görebiliriz. Bu sırada, probun ve test edilen cihazın kurşun uzunluğu azaldığı için, parazitik parametreler de buna göre azaltılır ve bu da ölçüm sisteminin bant genişliğini nispeten artırır. Bu nedenle topraklama kablosunun uzunluğu da ölçüm sonuçlarını etkileyecektir.Bu etkiyi azaltmak için topraklama kablosunun mesafesi kısaltılabilir.
Yukarıdakiler, probun temel bilgilerine ve farklı durumlarda birkaç farklı probun özel uygulamasına giriş niteliğindedir. Ölçülecek noktayı test etmek için bir prob kullanıldığında, prob osiloskoba sinyali tamamen iletemez ve probun ölçülecek sinyal ve osiloskop üzerindeki etkisinin dikkate alınması gerekir. Gerçek devre özelliklerine göre doğru ölçüm sonuçlarını almak için uygun bir prob ve uygun bir test ortamı seçin Aksi takdirde gerçek durumdan tamamen farklı sonuçlar alabilir ve yanlış ölçüm sonuçları ile yanılabilirsiniz.
Dingyang hakkında
SIGLENT, genel elektronik test ve ölçüm cihazları ve ilgili çözümler konusunda uzmanlaşmış bir şirkettir.
2005 yılında ilk dijital osiloskop ürününün piyasaya sürülmesinden bu yana Dingyang Teknolojisi, 10 yılı aşkın süredir dünyanın en hızlı büyüyen dijital osiloskop üreticisi olmuştur. Yıllar süren geliştirmeden sonra, Dingyang'ın ürünleri dijital osiloskoplar, el tipi osiloskoplar, fonksiyon / rastgele dalga formu jeneratörleri, spektrum analizörleri, masaüstü multimetreler ve DC güç kaynakları gibi genel test ve ölçüm cihazlarına genişletildi. 2007 yılında Dingyang, yüksek kaliteli osiloskoplarda lider olan LeCroy ile küresel bir stratejik ortaklık kurdu. 2011 yılında Dingyang, Çin'in önde gelen dijital osiloskop üreticisi haline geldi. Dingyang 2014 yılında Çin'in ilk akıllı osiloskopu olan SDS3000 serisini piyasaya sürdü ve tek elle osiloskop kullanan laboratuvarlarda fonksiyonel osiloskoplardan akıllı osiloskoplara geçiş trendine öncülük etti. Dingyang, 2017 yılında, endüstri tekelini kıran ve birden fazla parametre ile yerel teknik darboğazı kıran SDG6000X serisi darbe / keyfi dalga formu üretecini piyasaya sürdü.Çıkış bant genişliği 500MHz'e kadar çıktı. Şu anda Dingyang, Cleveland, ABD ve Hamburg, Almanya'da şubeler kurmuştur ve ürünleri dünya çapında 70'den fazla ülkeye ihraç edilmektedir.SIGLENT, giderek dünyaca ünlü bir test ve ölçüm cihazları markası haline gelmektedir.
Dingyang Donanım Tasarımı ve Test Düşünme Kuruluşu Hakkında
Dingyang Hardware Design and Testing Think Tank (Dingyang Hardware Think Tank olarak anılacaktır) Shenzhen Dingyang Technology Co., Ltd. tarafından kurulmuştur ve Çin'in "istihbarat kitle fonlaması" modelindeki ilk donanım düşünce kuruluşudur.
Dingyang Hardware Think Tank bu trendden yararlanıyor, "bağlantı-paylaşım-işbirliği-yaratma" kavramını savunuyor, gönüllü hizmet pankartını yüksek tutuyor, İnternetin "sevginin" temeli olduğuna inanıyor ve insanların kalpten paylaşma arzusuna sahip olduğuna inanıyor.
Dingyang donanım beyin takımı, donanım alanında en yaygın yedi problem türünü seçer: güç kaynağı, saat, DDR, düşük hızlı veri yolu, yüksek hızlı veri yolu, EMC, odaklanmak için test ve ölçüm. Tartışma için "en iğneleyici" sorunları arayın, "en iğrenç" sorunları yanıtlamak için uzmanlar organize edin, donanım ustalarının biriktirdiği değerli bilgi ve deneyimi kamusal servete dönüştürün ve daha fazla donanım çalışanına fayda sağlayın.
Dingyang Hardware Think Tank, ekip çalışmasıyla tüm donanım çalışanlarını birbirine bağlar.
Bir donanım sorununuz varsa Dingyang Hardware Think Tank ile iletişime geçin.
