如何使用示波器探頭對(duì)被測(cè)電路進(jìn)行檢測(cè)

對(duì)電路信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)之前首先要知道被測(cè)電路是什么電路，被測(cè)信號(hào)是什么信號(hào)。盲目地測(cè)試或者使用不正確的測(cè)量方法，有可能得到錯(cuò)誤的波形甚至損壞儀器危及安全。

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什么是差分信號(hào)？什么是單端信號(hào)？

差分傳輸是一種信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號(hào)線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)的振幅相等，極性相反，相位相差180度。那么，在這兩根線上傳輸?shù)男盘?hào)就是差分信號(hào)。差分傳輸?shù)奶匦砸馕吨罘中盘?hào)就是成對(duì)出現(xiàn)的信號(hào)。同時(shí)，因?yàn)槌蓪?duì)存在的關(guān)系，差分信號(hào)的兩條信號(hào)傳輸線可以互為參考點(diǎn)，也可以在電路系統(tǒng)上以系統(tǒng)地作為參考點(diǎn)。因此，準(zhǔn)確測(cè)量差分信號(hào)的幅度、相位和頻率是非常重要的。

單端信號(hào)是指只用一根導(dǎo)線或者一條線路傳輸?shù)男盘?hào)，一般取電路系統(tǒng)地作為它的電壓參考點(diǎn)。這也可以理解為單端信號(hào)就是在同一條線路上傳輸?shù)模c系統(tǒng)地之間的電勢(shì)差。

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為什么有些信號(hào)采用差分傳輸方式，不采用單端傳輸?shù)姆绞剑?/p>

相比于單端傳輸而言，差分傳輸抗干擾能力更強(qiáng)。因?yàn)椴罘謧鬏攦蓷l線路緊挨著，干擾噪聲幾乎在同時(shí)等值的被加載到兩根信號(hào)線路上，我們可以看作差分傳輸兩條線路收到的干擾信號(hào)其差值為0，即，噪聲對(duì)差分信號(hào)的邏輯意義不產(chǎn)生影響。單端傳輸因?yàn)槠鋮⒖键c(diǎn)為系統(tǒng)地，那么這個(gè)干擾噪聲的影響會(huì)直接反饋到信號(hào)接收端。

差分傳輸?shù)姆绞綔p小了潛在的電磁干擾（EMI）。由于兩條信號(hào)傳輸線路靠得很近且信號(hào)幅值相等，這兩條信號(hào)傳輸線路與地線之間的耦合電磁場(chǎng)的幅值也相等，同時(shí)他們的信號(hào)極性相反，使得其所產(chǎn)生電磁場(chǎng)將相互抵消。因此對(duì)外界的電磁干擾也小。

差分傳輸方式時(shí)序定位更準(zhǔn)確。差分信號(hào)的接收端可以根據(jù)兩條信號(hào)傳輸線路幅值之差發(fā)生正負(fù)跳變的點(diǎn)，作為判斷邏輯0/1跳變的點(diǎn)。而單端信號(hào)通常以電壓閾值作為信號(hào)邏輯0/1的跳變點(diǎn)，單端傳輸受電壓閾值與信號(hào)幅值電壓之比的影響較大，不適合低幅度的信號(hào)。

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示波器探頭

示波器探頭不僅僅是把測(cè)試信號(hào)連接到示波器輸入端的一段導(dǎo)線，它更是測(cè)量系統(tǒng)的重要組成部分。示波器探頭有很多種類型號(hào)各有其特性，以適應(yīng)各種不同的專門工作的需要，其中一類稱為有源探頭，探頭內(nèi)包含有源電子元件，可以提供衰減或放大能力；不含有源元件的探頭稱為無源探頭，其中只包含無源元件如電阻和電容。這種探頭通常對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行衰減。

目前使用最為廣泛的就是無源探頭，無源探頭以其經(jīng)濟(jì)性和耐用性深受用戶的喜愛，PINTECH品致的CP系列探頭就是這一類型的探頭。

示波器差分探頭是一種專為測(cè)量差分信號(hào)而設(shè)計(jì)的探頭。它通常由兩個(gè)探頭組成，分別連接到差分信號(hào)的兩條傳輸線路上。示波器差分探頭能夠?qū)⑦@兩個(gè)信號(hào)相互抵消（共模抑制），只留下差分信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。例如PINTECH品致的有源差分N、DP系列探頭，用于高壓的高壓差分PT-5000系列探頭，都是不錯(cuò)的選擇。

除了測(cè)量電壓的探頭之外，測(cè)量時(shí)對(duì)于電流探頭的應(yīng)用也不少。PINTECH品致的交流測(cè)試環(huán)PT7802/7803可以看作是無源的電流探頭，其次，PINTECH品致還有各方面測(cè)量電流的探頭，大電流、小電流、高頻、低頻等等。

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使用示波器探頭的步驟

1. 確認(rèn)探頭型號(hào)及規(guī)格符合探測(cè)要求，確認(rèn)測(cè)試信號(hào)在探頭參數(shù)范圍內(nèi)，超過測(cè)試范圍會(huì)導(dǎo)致測(cè)試設(shè)備損壞，因此在進(jìn)行測(cè)量前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行確認(rèn)。

2. 連接示波器探頭。將探頭的BNC接線端接到示波器上，接地引線連接到信號(hào)的系統(tǒng)地引腳上，無源探頭探測(cè)端鉤住所需測(cè)量的單端信號(hào)引腳，差分探頭則將兩個(gè)信號(hào)引腳連接到差分信號(hào)傳輸線路上。

3. 設(shè)置示波器的觸發(fā)菜單。根據(jù)實(shí)際需求，選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)方式。以PINTECH品致示波器MDO704為例，設(shè)置示波器觸發(fā)方式如下：?jiǎn)斡|類型如邊沿觸發(fā)（如圖）、脈寬觸發(fā)等，要注意選擇信源（觸發(fā)通道）及觸發(fā)時(shí)間、觸發(fā)大?。ㄈ鐖D右方黃色三角形）一般取整個(gè)波形峰峰值的一半、耦合方式（直流耦合或交流耦合），斜率即（上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)），最后是抑制模式，連續(xù)的周期信號(hào)可以選擇自動(dòng)觸發(fā)，脈沖的瞬時(shí)信號(hào)可以設(shè)置正常觸發(fā)或者單次觸發(fā)。

4. 調(diào)整示波器的垂直和水平縮放（即V檔和S檔）。根據(jù)差分信號(hào)的幅度和頻率，調(diào)整示波器的垂直縮放和水平縮放，確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。一般取上下各占四格，周期信號(hào)顯示兩個(gè)完整周期為佳。

5. 進(jìn)行信號(hào)測(cè)量?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需求，設(shè)置所需測(cè)量的數(shù)據(jù)，如上圖所示，可以點(diǎn)擊測(cè)量，選擇所需測(cè)量的數(shù)據(jù)內(nèi)容，如峰峰值，頻率等，再選擇測(cè)量的通道，最后點(diǎn)擊添加測(cè)量。觀察信號(hào)的波形和特征，再結(jié)合示波器測(cè)量出來的數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)量出來的結(jié)果進(jìn)行分析。

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使用示波器探頭的一些技巧和注意事項(xiàng)

1. 使用保護(hù)電阻。差分探頭的引腳可能存在電壓過高的風(fēng)險(xiǎn)，因此使用保護(hù)電阻可以有效避免引腳損壞。

2. 接地方式的影響。不管單端信號(hào)還是差分信號(hào)的測(cè)量都對(duì)接地非常敏感，不同的接地方式可能會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。

3. 校準(zhǔn)差分探頭。定期校準(zhǔn)差分探頭可以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

4. 注意信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度和阻抗匹配。差分信號(hào)的傳輸線應(yīng)具有相同的長(zhǎng)度，并保持合適的阻抗匹配，以避免信號(hào)失真。

5. 避免電磁干擾。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)盡量避免電磁干擾的環(huán)境，并注意屏蔽探頭和信號(hào)線，以保證測(cè)量信號(hào)的純凈性。在理想情況下，探頭位置、被測(cè)線路位置和手的位置都不應(yīng)造成探頭測(cè)量結(jié)果的變化。但在大多數(shù)情況下都并非如此，探頭、手和被測(cè)線路位置都會(huì)給未經(jīng)屏蔽的傳輸線造成很大的影響。

6. 對(duì)精度要求不高的差分信號(hào)，在只有無源探頭的情況下，可以使用雙對(duì)地測(cè)量的方式進(jìn)行測(cè)量，既對(duì)差分信號(hào)的兩條信號(hào)傳輸線路分別進(jìn)行單端信號(hào)測(cè)量，再對(duì)波形進(jìn)行互減，就得到差分信號(hào)的輸出波形，在有互減功能的示波器上，可以比較方便的顯示出差分波形。

7.電流探頭因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)磁芯會(huì)發(fā)熱的緣故，因此要注意控制測(cè)量時(shí)間，連續(xù)測(cè)量的時(shí)間不能過長(zhǎng)，否則可能會(huì)導(dǎo)致磁芯過熱影響精度，甚至?xí)p毀電流探頭。

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談?wù)撆c思考：

由于存在地彈噪聲、串?dāng)_和電磁干擾的問題，在條件允許的情況下，逐漸的會(huì)有更多人選擇使用差分傳輸?shù)姆绞絹泶鎲味藗鬏敚罘謾z測(cè)也將會(huì)成為必不可少的內(nèi)容與要求。有源差分探頭中信號(hào)連接之間有效地平面較之大多數(shù)無源探頭更為理想，他對(duì)單端信號(hào)的測(cè)量是否也會(huì)比無源探頭更好呢？有源差分探頭是否會(huì)成為未來更為主流的測(cè)量工具呢？