При подключении осциллографического пробника к цепи передачи сигнала в проверяемом устройстве, пассивный пробник становится частью испытуемой цепи, и его электрические характеристики начинают влиять на процесс измерений в целом.
Это может привести к снижению точности измерений и ухудшению рабочих характеристик, поскольку новая цепь, включающая в себя пробник, будет вести себя иначе, чем цепь без пробника. Это особенно актуально при измерениях параметров высокочастотных сигналов.
Все пробники создают в цепи передачи сигнала к осциллографу резистивную, емкостную и индуктивную нагрузки.
Необходимо добиться того, чтобы это влияние не выходило за допустимые пределы.
Резистивная нагрузка обычно создает наименьшие проблемы среди этих трех видов нагрузок до тех пор, пока вы используете высокоимпедансный пассивный пробник для измерения низкоскоростных сигналов.
Наиболее распространенный эффект от резистивной нагрузки связан с делителем напряжения, который образуют выходное сопротивление цепи и входное сопротивление пробника.
В этой формуле:
Zsource - это импеданс источника испытуемой цепи. Чем меньше собственное сопротивление пробника относительно значение Zsource, тем сильнее нагрузка от пробника уменьшает амплитуду измеряемого сигнала.
Например, если значение сопротивления источника Zsource равно 1 МОм, а значение сопротивления пробника Zprobe - 10 МОм, измеренная амплитуда выходного сигнала от источника будет примерно на 9 % меньше фактического ее значения, имеющегося до момента подключения пробника.
При постоянном токе входной импеданс и нагрузочная характеристика пробника определяются значением резистивного компонента, входящего в суммарное полное значение сопротивления данного пассивного пробника.
Емкостное реактивное сопротивление пробника при этом не влияет на результаты измерений, поскольку емкостное сопротивление (Xc) при постоянном токе равно бесконечности.
Однако, по мере увеличения частоты переменного сигнала емкостное сопротивление снижается и становится основным источником нагрузки, вызывая рост потребления энергии из испытуемой цепи.
При измерении параметров сигнала в цепи от источника вы можете вдруг обнаружить тестируемом сигнале затухающие колебания, или "звон".
Что является в этом случае причиной их появления - испытуемая цепь или сам пробник?
Трудно сразу ответить на этот вопрос, но вопрос сам по себе поставлен верно. Причиной затухающих колебаний в сигнале часто бывает индуктивное сопротивление. Источником затухающих колебаний является резонансная индуктивно-емкостная (LC) цепь, которая состоит из внутренней емкости, а также провода заземления пробника и индуктивности наконечника пробника. Частота затухающих колебаний простой LC-цепи определяется по следующей формуле:
Здесь Fringing - частота затухающих колебаний(Гц),
L - индуктивность наконечника пробника (Гн)
C - емкость (Ф).
Провод заземления часто бывает основным источником индуктивности.
Простая замена провода заземления с зажимом типа "крокодил" на более короткий может изменить форму измеряемого сигнала. Если это так и происходит, скорее всего, проблема связана с индуктивной нагрузкой, а не с испытуемой цепью.
Заключение
Для получения максимально надежных результатов измерений с помощью осциллографа крайне важно правильно подобрать осциллографические пробники и использовать их надлежащим образом.
Выбор правильной комбинации пробника и модели осциллографа обеспечивает максимальную точность измерений.
В статье были представлены некоторые теоретическими основами функционирования пассивного осциллографического пробника и с преимуществами проведения процедур его компенсации перед проведением измерений.
Пассивные пробники с двумя коэффициентами ослабления очень удобны, так как они обеспечивают сразу два коэффициента ослабления – 10:1 и 1:1.
Также очень важно знать электрические характеристики пробника, поскольку они могут повлиять на результаты измерений и на работу исследуемой цепи.
