如何消除示波器探头所产生的过冲和振铃现象,抑制示波器测试系统自身产生谐振对于真实电路测量的影响?
所有LC电路都可能产生共振,示波器探头也是LC电路。在使用过程中,应避免示波器探头本身产生的共振现象,从而影响信号的真实测量。随着设计电路中信号工作频率的增加,在连接示波器探头时,我们需要更加注意冲击和铃声问题。如果在所用探头的带宽范围内发生共振,很难确定测量干扰是来自电路还是测量探头,影响测试结果的真实性。
首先来认识以下示波器探头阻抗模型,从图1可以看出探头是一个串联谐振电路。对于串联谐振电路,当达到谐振频率点时,系统阻抗降低为最小,引起电压的剧烈变化从而产生过冲或振铃现象。如图2:
示波器和探头测试,要如何抑制过冲和振铃,PRBTEK带大家先了解几个概念和公式:
谐振指的是电路中的感应电抗和电容电抗在特定频率处相互抵消,这个特定频率就叫做“谐振频率”。电感器电抗和电容器电抗的值在谐振频率处变为相等,两者相互抵消,最终相加之和为零。因此 2πfL=1/2πfC
谐振频率计算公式:
谐振强度可通过指数Q(质量因子)来表示。Q越高表示谐振越强。
对于串联谐振电路来说 Q=2πfL/R ,f是谐振频率,进一步推导可以得出Q的公式:
由公式看出,抑制探头自身产生过冲和振铃的方法:
1. 根据谐振频率计算公式可以看到,减小电感,提高谐振频率,谐振频率移至示波器和探 头带宽之外,从而尽量减少对测量的影响。参考图1探头阻抗结构图,在测试时尽量减少测试引线和接地线长度从而降低电感。(每英寸电线会产生高达 25-nH的电感到探头等效电路中。)
2. 降低谐振强度Q,根据Q的计算公式,可以增大R,引入阻尼电阻来降低谐振强度,抑制测试系统中产生过冲和振铃。
实例:4GHz有源探头+5cm连接附件: