Как выбрать щуп для осциллографа

Щуп осциллографа. Устройство и принцип работы

Эта статья для тех кто всегда хотел знать как устроен щуп осциллографа, но боялся спросить. Для тех кто начинает работать с осциллографом, а также для тех кто много лет работает, но никогда не хватало времени и сил для того, чтобы разобрать как устроен щуп(пробник) осциллографа на самом деле. Этот материал основан на статье Doug Ford «The secret world of oscilloscope probes» с некоторыми изменениями и дополнениями. В статье будут рассматриваться только пассивные щупы. Исследование работы будем проводить в популярном симуляторе электронных схем LTSpice. Разберем последовательно назначение и особенности каждого элемента, моделируя эквивалентные схемы начиная от простых вариантов и переходя к более реалистичным. Узнаем кто изобрёл и запатентовал первый прототип этого устройства в том виде в котором он используется сейчас. А также в конце рассмотрим как устроен реальный щуп фирмы Keysight(бывший Agilent) 10073C, вышедший из строя и давший согласие предоставить свои останки на благо научного прогресса.

Все кто работает в области электроники хоть раз сталкивался с измерением с помощью осциллографа. Существует много разновидностей пробников, в основном они делятся на активные и пассивные. Активные пробники могут быть самого разного устройства и назначения, и в этой статье не рассматриваются. Мы обратим внимание на наверное самый распространенный вариант пассивного пробника с коэффициентом деления равным 10 (либо с переключателем режимов 1 или 10) и входным сопротивлением 10 МОм с учетом входного сопротивления осциллографа 1 МОм. В комплекте осциллографа как правило имеется два таких щупа.

Рассмотрим его устройство. Если поискать в интернете как устроен щуп осциллографа, то чаще всего приводится схема представленная на рисунке 1. Входное сопротивление осциллографа равно 1 МОм. Емкость входа осциллографа как правило составляет от 10 до 30 пФ (мы возьмем 20пФ). Источником сигнала будет генератор с 50-омным выходом нагруженный на резистор
50 Ом. Эквивалентное выходное сопротивление такой схемы будет параллельное сопротивление (Rgen || Rload) = 25 Ом, такой выбор не случаен, о чем еще пойдет речь ниже. Эквивалентная схема щупа представлена как емкость кабеля в виде конденсатора на 100 пФ, наконечника с резистором делителя Rdiv и компенсирующего подстроечного конденсатора Ccomp. Делитель составленный из резисторов Rdiv и Rin образуют коэффициент пробника

Задача конденсатора Ccomp выровнять частотную характеристику тракта. Для того, чтобы коэффициент оставался 1/10 на всех частотах необходимо, чтобы конденсатор Ccomp равнялся 1/9 суммарной емкости кабеля и входа осц., и таким образом получаем значение

Рисунок 1 Рисунок 2

Другой возможный вариант когда параллельно резистору Rdiv стоит постоянный конденсатор, а подстроечный ставится параллельно входу осциллографа как показано на рисунке 2. Для переключения в режим с коэффициентом 1 резистор Rdiv просто закорачивают. Еще одна возможная конфигурация, показанная на рисунке 3, когда цепь подстройки находится в основании щупа, а не в наконечнике. Такой вариант и будем рассматривать в дальнейшем. Входная емкость такой системы будет определятся как последовательное соединение емкости Cdiv и суммы емкостей Ccable, Ccomp и Cin и равняется 13,5 пФ. Именно входная емкость определяет полосу пропускания щупа, точнее она определяется RC цепочкой, составленной из входной емкости и внутреннего сопротивления той части схемы куда приложен щуп. В документации на пробник обычно указывается полоса пропускания, которая нормирована на эквивалентной внутреннее сопротивление источника равное 25 Ом, то есть, если щуп с полосой пропускания в 500 МГц, имеющий входную емкость в районе 12 пФ приложен к высокоомной цепи, например 1МОм, то полоса пропускания уменьшится до 12,5 кГц. В нашем же случае как видно из рисунка 4 штатная полоса пропускания оказалась равной 470 МГц.

Рисунок 3 Рисунок 4

Посмотрим как влияет изменение ёмкости компенсационного конденсатора Сcomp на частотный отклик. На рисунке 5 показан результат моделирования при изменении емкости от 4 пФ до 24 пФ с шагом 2 пФ. Видно, что искажения начинаются уже с нескольких сотен герц. Правильно подобранная компенсация должна обеспечить ровную частотную характеристику.

Рисунок 5

На рисунке 6 влияние емкости Сcomp на форму измеряемого сигнала в виде прямоугольных импульсов. Последняя картинка знакома любому, кто хоть раз сталкивался с калибровкой щупа осциллографа. Осциллографы как правило оснащены внутренним генератором прямоугольных сигналов, который питает «калибровочный» терминал на передней панели. Частота калибровочного сигнала обычно составляет 1 кГц с амплитудой 1 В. Изменяя емкость подстроечного конденсатора в основании можно добиться максимальной «прямоугольности» импульсов, и тем самым максимальной ровности частотного отклика.

Рисунок 6

Как правило объяснение работы пассивного пробника на этом заканчивается. Но мы попробуем пойти немного дальше. Основное отличие приведенной схемы от реальной ситуации заключается в том, что кабель аппроксимируется сосредоточенной емкостью только на низких частотах. Для полной картины необходимо изменить модель кабеля с емкости на линию передачи, как показано на рисунке 7. Типичная длинна кабеля щупа равна 1,2 м. Определим погонную емкость из соображения сохранения общей емкости 100 пф, таким образом погонная емкость будет равна 100 / 1,2 = 83,3 пФ/м. Погонную индуктивность найдем из формулы

где Zo – волновое сопротивление кабеля – 50 Ом. Таким образом L=2500*83,3 = 208,3 нГн. Вставим полученные значения в нашу модель и построим АЧХ.

Рисунок 7 Рисунок 8 Рисунок 9

Как видно результат оказался чудовищный. На рисунке 8 и 9 представлены частотные характеристики на входе и выходе щупа. Видно, что кроме того, что искажения частотного отклика приняли неприемлемый вид, но и в результате переотражений происходит влияние на измеряемую схему на частотах выше 40 МГц, чем вообще говоря можно повредить устройство. Так происходим из-за несогласованности нагрузки и сопротивления источника с кабелем. Для тех кто не очень знаком с основами передачи сигналов в линиях передачи можно начать ознакомление с этой статьи. А мы пойдем дальше. Так что же делают разработчики пробников осциллографов для решения этой проблемы?

Если вы измерите сопротивление щупа в режиме 1х то увидите, что сопротивление не будет равно нулю. Измеренное сопротивление будет в районе 150-300 Ом. Можно предположить, что в щуп вставлены какие-то последовательные резисторы. Может в этом весь секрет. Давайте вставим в нашу симуляцию пару резисторов. Добавим на входе кабеля резистор 150 Ом, а также на выходе в отсеке регулировки добавим резистор 50 Ом. Результат моделирования показан на рисунке 11.

Рисунок 10 Рисунок 11

Очевидно, что характеристика стала более плавной, хотя идеальной её по-прежнему трудно назвать. Полезная пропускная способность такой системы не превышает 40МГц. Настройка компенсационного конденсатора мало влияет на частотную характеристику или резонансные эффекты линии передачи. Таким образом, очевидно, что характеристики линии передачи зондирующего кабеля потенциально ответственны за некоторые серьезные ограничения полосы пропускания и частотной характеристики. Итак, в чем секрет дизайна высокочастотных щупов. Как производителям зондов удается добиться максимальной ширины полосы пропускания от зондов? Над этим вопросом думал молодой сотрудник компании Tektronix по имени John Kobbe в 50-е годы 20 века. Пытаясь подобрать размер и положение резисторов для получения гладкой характеристики, он в какой-то момент пришел к выводу, что требуется поставить резистор по середине кабеля. Впрочем, скоро ему пришла идея получше.

Если вы разберете ваш пробник и удалите из него все последовательные резисторы, а потом измерите сопротивление кабеля, то оно про прежнему будет далеко от короткого замыкания. Это происходим от того, что сама центральная жила имеет высокое сопротивление. Именно так поступил John Kobbe. Купив в магазине высокоомную проволоку, он вытащил центральную жилу, заменив ее на проволоку. На рисунке 12 показан кабель щупа в разрезе, видно, что центральная жила гораздо тоньше чем для обычного коаксиального кабеля и смята, что придает в свою очередь больше гибкости пробнику.

Рисунок 12

Так, что же это нам даёт? Вернемся к нашей модели и заменим последовательные резисторы на сопротивление потерь в линии передачи (рисунок 13).

Рисунок 13 Рисунок 14

На рисунке 14 показан волшебный результат: плавный и монотонный отклик без неприятных отражений или аномалий– просто плавный, полезный отклик! Давайте посмотрим, чего мы еще сможем добиться используя этот подход. Рассмотрим как влияет изменение сопротивление центральной жилы на частотный отклик, будем изменять сопротивление от 100 до 200 Ом с шагом 10 Ом.

Рисунок 15 Рисунок 16

Отсюда подбираем оптимальное сопротивление – примерно 140 Ом и получаем пробник с полосой пропускания более 230 МГц (рисунок 17) , что уже можно назвать неплохим результатом.

Рисунок 17

Этим нехитрым изобретением производители пробников пользуются и по сей день. Историю Джона Коббе можно почитать здесь. Подробнее про основы пассивных пробников можно почитать в книжке «Oscilloscope Probe Circuits» JOE WEBER 1969 г. А мы двинемся дальше.

Попробуем ещё немного улучшить нашу модель. Практические конструкции компенсационных схем могут быть самые разные и зависят от производителя. Мы же рассмотрим еще один часто встречающийся приём, а именно последовательно с кондесатором Ccomp поставим дополнительный резистор и будем менять его от 50 до 250 Ом с шагом 10 Ом.

Рисунок 18 Рисунок 19

На рисунке 19 показан результат моделирования. Как видно можно подобрать оптимальное значение резистора для получения ровной характеристики. В нашем случае это значение получается равным 160 Ом (часто в примерах на этом месте встречается значение 68 Ом). Построим окончательный вариант схемы (рисунок 20).

Рисунок 20 Рисунок 21

Внедрение правильной схемы компенсации позволило увеличить полосу пропускания до значения 450 МГц! Почти удалось добиться результата моделирования идеальной схемы из рисунка 3. Теперь мы знаем секрет создания пробника. Но, как уже говорилось выше, в реальности все гораздо сложнее и приходится учитывать паразитные составляющие всех элементов схемы.

Далее давайте посмотрим некоторые характеристики нашего новоиспечённого щупа. Рассмотрим время нарастания фронта и задержку распространения. Будем для наглядности сравнивать со схемой из рисунка 10 и схемой из рисунка 16.

Рисунок 22

На рисунке 22 показан отклик на прямоугольный импульс 10 В для трех схем, и исходный импульс в уменьшенном масштабе (голубой). Задержка всех моделей оказалась равной примерно 5 нсек. Последний вариант схемы с полосой пропускания 450 МГц (зеленый) показал время нарастания фронта менее 1 нсек, тогда как схема с полосой 230 МГц (красный) показала результат 1,7 нсек. Модель же с последовательными резисторами (коричневый) по длительности фронта не уступает последнему варианту щупа, но создает значительные искажения формы. Наносекундные различия во времени нарастания несущественны, если вы наблюдаете прямоугольный отклик звуковых операционных усилителей с микросекундным временем нарастания, но они становятся жизненно важными, если вы исследуете проблемы в высокоскоростных цифровых схемах.

Полезно также рассмотреть частотную зависимость входного сопротивления (импеданса) пробника. Как говорилось выше для постоянного напряжения и низких частот пробник x10 имеет входное сопротивление 10 МОм. На следующем рисунке 23, показана зависимость входного сопротивления от частоты. По оси Y указано входное сопротивление в дБ (140 дБ соответствует 10МОм). Видно, что емкость начинает оказывать определяющее воздействие на входной импеданс на высоких частотах, и выше 150 МГц падает до значения менее 100 Ом (40 дБ на графике).

Рисунок 23

Рассмотрим также как влияет заземляющая клемма на частотную характеристику. Типичный провод заземления пробника с зажимом составляет около 150 мм в длину. Типичная индуктивность провода составляет около 1 нГн /мм, поэтому заземляющий провод соответствует индуктивности 150 нГн. Так как место крепления заземляющего провода находится на некотором расстоянии от наконечника добавим еще 50 нГн. Вставим эту индуктивность в нашу модель щупа и посмотрим, как это повлияет на частотную характеристику.

Рисунок 24 Рисунок 25 Рисунок 26

На рисунке 25 и 26 частотная характеристика и фронт отклика во временной области щупа с индуктивностью (зеленый) показана в сравнении с предыдущим вариантом без индуктивности (красный). Характеристика значительно испортилась и стала демонстрировать немонотонность.

Рисунок 27

Для измерения сигналов выше десятков МГц в комплекте щупа всегда идут специальные насадки (рисунок 27) для заземления пробника максимально близко к наконечнику щупа во избежание возникновения индуктивных искажений.

Напоследок рассмотрим реально существующий вариант щупа фирмы Agilent (нынешний Keysight) 10073C, который пришел в негодность у меня на работе и был разобран. На рисунке 28 представлено основание щупа.

Рисунок 28

На рисунке 29 воссозданная схема в LTSpice. Сопротивление кабеля отличается от рассмотренных выше и равняется 2,2 МОм. Значения потенциометров, расположенных по бокам могут принимать значения до 500 Ом (R7-R10). Полоса пропускания по спецификации 500 МГц. Значения регулируемых емкостей неизвестно. Параметры используемого кабеля и емкости Сdiv также неизвестно. Со значениями используемыми в этой статье получилось только 426 МГц (рисунок 30).

Рисунок 29 Рисунок 30

Пробники с высокой пропускной способностью спроектированы с использованием тщательно подобранного кабеля линии передачи и с минимизации воздействия сквозных отражений линии передачи.
Использование правильной схемы компенсации позволяет в разы увеличить полосу пропускания.
Пробник 10х имеет входное сопротивление 10 MОм только на низких частотах. На более высоких частотах в основном определяется входной ёмкостью.
Индуктивность заземляющего провода может разрушить точность формы сигнала и пропускную способность. Используйте комплект насадок из комплекта пробника, чтобы обеспечить низкую индуктивность.

Файлы моделирования можно скачать здесь.

Осциллограф и щупы

Вы можете ответить сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас уже есть аккаунт, войдите, чтобы ответить от своего имени.

Информация

Недавно просматривали 0 пользователей

Ни один зарегистрированный пользователь не просматривает эту страницу.

Пассивные пробники напряжения для осциллографов

Пассивные пробники напряжения (щупы) для осциллографов

Пассивные пробники напряжения (щупы) входят в стандартную комплектацию большинства осциллографов Tektronix. Эти пробники представляют собой недорогое универсальное решение. Они отличаются надёжностью и широким динамическим диапазоном и подходят для визуализации сигналов во множестве областей применения. Однако, для измерения сигналов малой амплитуды, либо широкополосных сигналов с полосой более 1 ГГц, необходимо использовать активные пробники. А для сигналов с напряжением более 300 В, выпускаются специальные высоковольтные пробники.

Многие пассивные пробники передают сигнал с ослаблением в определённое число раз. Коэффициент ослабления обозначается как 1Х, 10Х и т. д., где число перед символом «Х» указывает во сколько раз уменьшается амплитуда сигнала. Пробник с ослаблением 10Х оказывает значительно меньшее воздействие на исследуемую цепь по сравнению с пробником 1Х и является отличным выбором для большинства приложений общего назначения. Но для слабых сигналов лучше подходят пробники 1Х. Поэтому в основном рекомендуется пользоваться пробником 10Х, но при этом иметь под рукой пробник 1Х. А для самых слабых и зашумлённых сигналов лучше использовать дифференциальные пробники.

Перечень всех моделей

В таблице, которая расположена ниже, представлены разные модели пассивных пробников. При этом, для каждой модели указаны основные технические характеристики (полоса пропускания, ослабление, входной импеданс, максимальное входное напряжение и тип коннектора).

Все модели пробников отсортированы в таблице по мере увеличения полосы пропускания. Если полоса пропускания одинаковая, то первыми располагаются более дешёвые модели.

Модель	Полоса пропускания	Ослабление 1	Входной импеданс 2	Максимальное напряжение 3	Тип коннектора 4
Tektronix P6101B	15 МГц	1X	1 МОм \|\| 100 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	BNC
Tektronix TPP0051	50 МГц	10X	10 МОм \|\| 12 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	BNC
Tektronix TPP0100	100 МГц	10X	10 МОм \|\| 12 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	BNC
Tektronix TPP0101	100 МГц	10X	10 МОм \|\| 12 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	BNC
Tektronix P3010	100 МГц	10X	10 МОм \|\| 13 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	TekProbe
Tektronix TPP0200	200 МГц	10X	10 МОм \|\| 12 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	BNC
Tektronix TPP0201	200 МГц	10X	10 МОм \|\| 12 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	BNC
Tektronix P2220	200 МГц (10X) 6 МГц (1X)	10X 1X	10 МОм \|\| 17 пФ (10X) 1 МОм \|\| 110 пФ (1X)	300 В СКЗ. КАТ II (10X) 150 В СКЗ. КАТ II (1X)	BNC
Tektronix P2221	200 МГц (10X) 6 МГц (1X)	10X 1X	10 МОм \|\| 17 пФ (10X) 1 МОм \|\| 110 пФ (1X)	300 В СКЗ. КАТ II (10X) 150 В СКЗ. КАТ II (1X)	BNC
Tektronix TPP0250	250 МГц	10X	10 МОм \|\| 3,9 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	TekVPI
Tektronix P6139B	500 МГц	10X	10 МОм \|\| 8 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	TekProbe
Tektronix P5050B	500 МГц	10X	10 МОм \|\| 11 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	TekProbe
Tektronix TPP0500B	500 МГц	10X	10 МОм \|\| 3,9 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	TekVPI
Tektronix TPP0502	500 МГц	2X	2 МОм \|\| 12,7 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	TekVPI
Tektronix TPP1000	1 ГГц	10X	10 МОм \|\| 3,9 пФ	300 В СКЗ. КАТ II	TekVPI

Примечания:

1 Полоса пропускания — указано во сколько раз пробник ослабляет входной сигнал. Для пробников с переключаемым коэффициентом ослабления указано два значения.

2 Входной импеданс — важная характеристика пробника. Чтобы пробник минимально искажал сигнал, сопротивление пробника должно быть как можно больше, а ёмкость как можно меньше.

3 Максимальное напряжение — указано максимальное среднеквадратическое значение (СКЗ) напряжения, которое можно безопасно измерять с помощью пробника.

4 Тип коннектора — указано каким коннектором для подключения к осциллографу оснащён пробник. Типы коннекторов описаны в следующем разделе далее на этой странице.

Типы коннекторов пассивных пробников

BNC является стандартным и самым простым коннектором, которым оснащается большинство недорогих пассивных пробников. Пробник с таким коннектором может напрямую подключаться практически к любому осциллографу. Но у коннектора BNC есть два недостатка: он не может автоматически передавать в осциллограф текущий коэффициент деления пробника и через него нельзя подавать питание на пробник.

TekProbe является модернизированным коннектором BNC и полностью с ним совместим. В коннекторе TekProbe присутствует дополнительный штыревой контакт, через который в осциллограф может автоматически передаваться текущий коэффициент деления пробника. Также через этот контакт возможна подача питания на некоторые типы пробников.

TekVPI представляет собой наиболее совершенный тип коннектора. Пробник, оснащённый интерфейсом TekVPI, может передавать служебную информацию в осциллограф и получать команды управления от осциллографа, что позволяет автоматически учитывать текущий коэффициент деления, загружать из пробника таблицу его поправочных коэффициентов, вызывать меню управления с помощью кнопки, расположенной на пробнике и т.д. Также коннектор TekVPI обеспечивает подачу питания на пробник.

Типы коннекторов пассивных осциллографических пробников

Дополнительная информация по этой теме

Подробное руководство по выбору разных типов пробников для осциллографов:

А здесь можно найти наши советы и другую полезную информацию по этой теме:

Для упрощения процесса выбора пробника для цифрового осциллографа, Вы можете воспользоваться нашим опытом и рекомендациями. У нас более 20 лет практического опыта поставок и мы сразу сможем ответить на многие вопросы по моделям, опциям, срокам поставки, ценам и скидкам. Это сбережёт Ваше время и деньги. Для этого просто позвоните нам или напишите нам по E-mail и мы с радостью ответим на Ваши вопросы.

Как выбрать щупы для осциллографа

uchet-jkh.ru

Осциллограф — это устройство, используемое для измерения и отображения периодических сигналов. Оно состоит из экрана, который отображает график сигнала, и подключаемых щупов, которые собирают данные для анализа. Выбор правильных щупов для работы с осциллографом крайне важен, поскольку он определяет точность и надежность измерений.

Первое, чего следует учитывать при выборе щупов для осциллографа, это требования к измеряемому сигналу. Разные сигналы имеют различные частоты, амплитуды и формы волн, поэтому необходимо выбрать соответствующие щупы. Для низкоамплитудных сигналов рекомендуется использовать щупы с усилением, а для высокочастотных сигналов — щупы с малыми емкостными нагрузками.

Также стоит обратить внимание на разъемы щупа и осциллографа. Щупы и осциллографы могут использовать различные типы разъемов, такие как BNC, SMA или TNC. Важно убедиться, что разъемы на щупах и осциллографе совместимы, чтобы избежать проблем при подключении.

Запомните, что правильный выбор щупов для осциллографа поможет вам получить точные и надежные измерения, а также упростит вашу работу в области исследования и разработки электроники.

Как выбрать щупы для осциллографа:

Щупы являются важной частью осциллографа и нужны для правильного подключения к измеряемой цепи. При выборе щупов необходимо учитывать несколько ключевых факторов:

Тип щупа:
- Пассивные щупы — наиболее распространенный тип, который позволяет подключаться к большинству цепей. Они не требуют дополнительного питания и могут измерять такие параметры, как напряжение и сигналы с меньшей скоростью.
- Активные щупы — предназначены для измерения сигналов с высокой скоростью и сложных цифровых сигналов. Они имеют встроенный усилитель и требуют питания от осциллографа.
Пропускная способность:
- Проверьте, что щупы обладают достаточной пропускной способностью для измерения частоты, которую вы планируете измерять. Обычно пропускная способность щупов указывается в их технических характеристиках.
Присоединительный разъем:
- Убедитесь, что щупы подходят к разъемам на вашем осциллографе.
Длина щупов:
- Выберите щупы, которые имеют достаточную длину для удобного измерения ваших цепей. Короткие щупы могут быть неудобными для работы в тесных местах.
Вольтажный коэффициент:
- Убедитесь, что щупы имеют достаточную вольтажную чувствительность для измерения требуемого диапазона напряжений.
Дополнительные функции:
- Некоторые щупы имеют дополнительные функции, такие как переключение между режимами 1X и 10X, возможность измерения прозводных или снятие дифференциальных измерений. Учтите эти факторы при выборе щупов.

Важно помнить, что правильный выбор щупов может существенно повлиять на точность и адекватность ваших измерений. Тщательно оцените свои потребности и требования перед покупкой щупов для вашего осциллографа.

Сравнение различных типов щупов для осциллографа

При выборе щупов для использования с осциллографом необходимо учитывать различные факторы, включая тип измерения, требования к пропускной способности, сопротивлению и длине провода. Существуют различные типы щупов, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения.

Пассивные щупы

1X щупы: Обладают максимальной пропускной способностью и обычно используются для измерений сигналов низкой частоты. Они имеют сопротивление входа 1 МОм и вносят минимальные искажения в сигнал.
10X щупы: Широко применяются для измерений сигналов средней и высокой частоты. Они обладают сопротивлением входа 10 МОм, что позволяет уменьшить влияние самой щупа на сигнал и обеспечивает лучшую точность измерений.

Активные щупы

Высокочастотные (HF) щупы: Позволяют измерять сигналы очень высокой частоты и обладают более высокой пропускной способностью, чем пассивные щупы. Они подключаются к специальному усилителю, который компенсирует потери сигнала в щупе.
Дифференциальные (Diff) щупы: Предназначены для измерения разности между двумя сигналами и обеспечивают отличную развязку и снижение шума.

Прочие типы щупов

Токовые щупы: Используются для измерения тока, который протекает через цепь, без необходимости разъединения цепи.
Логические щупы: Позволяют анализировать логические уровни (0 или 1) в цифровых сигналах, таких как сигналы TTL или CMOS, и отображать результаты на осциллографе.
Флексибл-пробники: Используются для измерения сигналов на небольших компонентах, таких как микросхемы, с большой точностью и малыми помехами.

Вывод

При выборе щупов для осциллографа необходимо учитывать тип измерения, требования к пропускной способности и сопротивлению, а также длину провода. Каждый тип щупов имеет свои преимущества и ограничения, и правильный выбор щупов может значительно повлиять на точность и надежность измерений.

Какой тип щупов подходит для вашей работы?

Выбор правильного типа щупов для работы с осциллографом является важным шагом в процессе измерений. В зависимости от ваших потребностей и характеристик тестируемой схемы, можно выбрать разные типы щупов.

Пассивные щупы:

Обычные пассивные щупы являются наиболее распространенным типом щупов и подходят для большинства приложений. Они просты в использовании и доступны по цене.
Пассивные щупы имеют ограниченную полосу пропускания и низкую нагрузку на измеряемую схему. Они могут использоваться для измерения постоянных и переменных сигналов.

Активные щупы:

Активные щупы оснащены встроенным усилителем, что позволяет расширить полосу пропускания и улучшить чувствительность измерения.
Они подходят для измерения сложных сигналов, таких как высокочастотные или низкочастотные сигналы с низким уровнем амплитуды.

Щупы для поверхностного монтажа (SMD):

Щупы для SMD используются для измерений на печатных платах с поверхностным монтажом (Surface Mount Technology).
Они имеют маленькие и тонкие концы для доступа к мелким компонентам на печатной плате.
При выборе таких щупов необходимо учесть размеры компонентов, которые будете измерять, и правильно подобрать соответствующий размер щупов.

Щупы с различными концевыми наконечниками:

Для некоторых специальных измерений могут потребоваться щупы с концевыми наконечниками определенной формы или размера.
Например, для измерения высокочастотных сигналов могут потребоваться щупы с пружинными контактами или вакуумными присосками.

При выборе щупов для осциллографа необходимо учитывать характеристики вашей работы и требования к измерениям. Также важно ознакомиться с руководством пользователя вашего осциллографа, чтобы убедиться, что выбранные щупы подходят для данной модели.

Что нужно учитывать при выборе щупов?

Выбор правильных щупов для осциллографа играет важную роль в качестве измерений и точности получаемых данных. При выборе щупов следует учитывать несколько факторов:

Тип измерений: перед покупкой щупов необходимо определиться с типом измерений, которые вы планируете выполнять. Некоторые щупы предназначены для измерений высокой частоты, другие — для измерений низкой частоты или переменного тока.
Пропускная способность: пропускная способность щупов определяет максимальную частоту сигнала, которую они могут передать без искажений. Если вы планируете измерять высокочастотные сигналы, обратите внимание на пропускную способность щупов.
Сопротивление: сопротивление щупов влияет на измеренные значения. Если сопротивление щупов неверно соответствует входному сопротивлению осциллографа, это может привести к искажениям результатов измерений. Обратите внимание на сопротивление щупов и убедитесь, что оно совместимо с вашим осциллографом.
Коэффициент деления: коэффициент деления щупов определяет, насколько сигнал будет усилен или ослаблен перед подачей на осциллограф. Различные щупы могут иметь различные коэффициенты деления, поэтому убедитесь, что выбранный щуп соответствует требуемому уровню усиления или ослабления.
Длина кабеля: длина кабеля щупов должна быть достаточной, чтобы обеспечить удобство работы с осциллографом. Кабель должен быть также и достаточно прочным, чтобы выдерживать повседневное использование.
Дополнительные функции: некоторые щупы могут иметь дополнительные функции, такие как встроенные переключатели для выбора коэффициента деления или возможность измерения тока. Подумайте о ваших потребностях и выберите щупы, которые будут соответствовать вашим требованиям.

Учитывая все эти факторы, вы можете выбрать щупы, которые будут идеально подходить для ваших измерительных задач и обеспечивать точные и надежные результаты.

Как правильно измерять с помощью щупов?

Щупы для осциллографа являются одним из основных инструментов для измерений в электронике. Они позволяют подключать осциллограф к тестируемой схеме и измерять сигналы, определять их форму, амплитуду, частоту и другие параметры.

Выбор правильного типа щупов и правильное их использование очень важно для точных и надежных измерений. Вот несколько советов, которые помогут вам правильно измерять с помощью щупов:

Выберите правильный тип щупов: В зависимости от типа сигнала, который вам нужно измерить, выберите щупы с соответствующей полосой пропускания. Если сигнал имеет высокую частоту, выберите щупы с высокой полосой пропускания. Если сигнал имеет низкую частоту, выберите щупы с низкой полосой пропускания.
Правильно подключите щупы: Подключите земляной провод щупов к земле на тестируемой схеме. Подключите сигнальный провод щупов к месту, где вы хотите выполнить измерение.
Проверьте наличие компенсационной петли: В некоторых щупах есть специальная компенсационная петля, предназначенная для компенсации емкости проводов щупов. Убедитесь, что эта петля подключена к специальному контакту на осциллографе.
Поддерживайте низкий уровень щупов на высоких частотах: Чем выше частота сигнала, тем важнее поддерживать низкое сопротивление и индуктивность щупов. Это можно сделать, изолировав акуратно провода щупов от других проводов и поверхностей, а также использовать заземление вблизи точки измерения.

Основные характеристики щупов, на которые следует обратить внимание

Щупы являются важной частью осциллографа и играют ключевую роль в получении точных и надежных измерений. При выборе щупов для осциллографа следует обратить внимание на следующие характеристики:

Пропускная способность — это способность щупа передавать высокочастотные сигналы без искажений. Узнайте максимальную частоту, которую щуп способен передавать без искажений, и выберите щупы с соответствующей пропускной способностью для ваших потребностей.
Сопротивление щупа — это сопротивление, которое добавляется к измерительному контуру при подключении щупа. Низкое сопротивление щупа и осциллографа позволяет получить точные измерения и минимизировать влияние щупа на измеряемую схему.
Передаточное соотношение — это соотношение между входным и выходным напряжением щупа. Оно определяет, какой уровень напряжения будет отображаться на экране осциллографа при подключении щупа. Выберите передаточное соотношение в зависимости от диапазона напряжений, которые вы собираетесь измерять.
Входное сопротивление щупа — это сопротивление щупа, которое влияет на измеряемую схему. Выберите щупы с высоким входным сопротивлением, чтобы минимизировать нагрузку на измеряемую схему и получить более точные результаты.
Длина и геометрия иглы — это факторы, которые определяют удобство использования щупа. Выберите щупы с достаточно длинной иглой для удобного измерения в труднодоступных местах. Также обратите внимание на геометрию иглы — острая игла обеспечивает лучший контакт с измеряемой схемой.

Выбирая щупы для осциллографа, вышеуказанные характеристики следует учитывать в соответствии с вашими потребностями и требованиями к измерениям.

Вопрос-ответ

Как выбрать подходящие щупы для осциллографа?

При выборе щупов для осциллографа необходимо учитывать несколько факторов. Важно определиться с требуемым коэффициентом усиления щупов, который зависит от конкретной задачи и характера сигнала. Также нужно учесть частотный диапазон, который может быть ограничен щупами. В идеале, щупы должны обеспечивать достаточно широкий диапазон частот и иметь высокую точность и низкий уровень шума.

Какой тип щупов лучше всего выбрать для работы с цифровым осциллографом?

Для работы с цифровым осциллографом рекомендуется выбирать пассивные щупы. Они обычно имеют широкий диапазон частот и подходят для большинства задач. Активные щупы, с другой стороны, имеют встроенные усилители и могут быть полезны при работе с очень слабыми сигналами. Однако они имеют ограниченный диапазон частот и обычно стоят дороже.

Какой длины должны быть щупы для осциллографа?

Длина щупов для осциллографа зависит от требуемой гибкости и удобства работы. Обычно доступны щупы различных длин: от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Короткие щупы могут быть удобными для работы в ограниченных пространствах, в то время как длинные щупы позволяют удобнее измерять сигналы на расстоянии.

Как выбрать щупы для работы с высокочастотными сигналами?

Для работы с высокочастотными сигналами рекомендуется выбирать щупы с широким диапазоном частот и низкими потерями. Такие щупы помогут минимизировать искажения сигнала и обеспечить более точные измерения. Также стоит обратить внимание на импеданс щупов, он должен быть согласован с импедансом цепи, которую вы измеряете.