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示波器探棒校正與補償技巧:主動與被動探棒調整全解析
2025-02-05

示波器探棒校正與補償教學:主動與被動探棒調整全解析

示波器使用技巧之一-探棒校正與補償!示波器被動探棒補償或主動式探棒校正是準確測量的關鍵,本文讓您了解如何調整補償電容、校正探棒頻率響應,確保波形顯示正確,提升測試準確度。內容包含主動式探棒校正與被動式探棒補償的完整步驟,確保波形顯示準確。


示波器技巧_探棒補償_探棒校正教學



 

本文包含以下部分,可點選快速連結(附操作教學影片)

示波器探棒的重要性
示波器被動探棒補償 /補償效應 / 補償範圍 /補償調整步驟
◆ 
示波器主動探棒校正教學
◆ 示波器主動探棒校正步驟 
實際影片!被動式探棒校正教學影片 / 主動式探棒校正教學影片

 


 

示波器探棒的重要性


示波器探棒是示波器外部的電路元件,負責從待測電路中擷取信號。當探棒接入待測電路後,它會成為測試電路的一部分;同時,由於探棒連接示波器,探棒也會成為示波器量測系統的一部分。因此,探棒的電路設計至關重要。由於探棒內部存在寄生電容與寄生電感,特別是在進行高頻信號量測時,這些寄生效應可能會影響信號的頻率響應特性。

 

Keysight_示波器被動探棒_探棒配件

示波器被動探棒與配件
 
 

示波器被動探棒補償

 
在進行電路實驗並使用示波器之前,適當補償示波器探棒是至關重要的,否則測量結果將不準確。要進行探棒補償,請將探棒連接到示波器通道 1 輸入端,並將其接入示波器前面板上的探棒補償信號輸出端。接著,將第二支探棒連接到示波器的通道 2 輸入端,並接入相同的補償信號輸出端。請務必將兩支探棒的地線夾接到示波器前面板的接地端子。
 
之後,將兩個輸入通道的探棒衰減比設定為 10:1 。部分高階示波器會自動偵測 10:1 探棒並自動設定衰減比。接下來,調整示波器的 V/div 及 sec/div 設定,使示波器螢幕上能顯示 1 至 2 個週期的補償信號。探棒補償信號通常為 1 kHz 方波,因此適當的 sec/div 設定約為 200μs/div。

Keysight_示波器被動探棒_探棒校正

調整示波器被動探棒的探棒補償
 

如上圖所示,請使用小型一字螺絲起子調整探棒上的可變補償電容器,以確保波形呈現「平坦」響應。這個可變電容通常位於探棒接近 BNC 連接端的附近,或者直接整合於探棒本體內部。




 

示波器被動探棒補償效應


下面展示了三種不同的示波器波型圖,分別顯示探棒「欠補償」、「過補償」以及「正常補償」,若示波器波型畫面呈現「欠補償」或「過補償」,則需參考下方校正補償步驟進行調整。

 

示波器被動探棒_欠補償


↑ 示波器探棒欠補償畫面


 

示波器被動探棒_過補償

↑  示波器被動探棒過補償畫面

 
 

示波器被動探棒_正常補償

↑ 示波器被動探棒正常補償畫面
 
 
 
示波器被動探棒補償範圍
 

大多數被動探棒的技術規格中,會列出其適用的示波器輸入電容範圍。在選擇被動探棒時,務必確認示波器的輸入電容值是否落在探棒的補償範圍內,否則可能無法透過調整補償來獲得理想的方波信號。大多數示波器的輸入電阻為 1 MΩ,並與輸入(分流)電容並聯。通常,衰減比 大於 1:1 的高頻探棒都內建可調補償電路,透過適當調整補償網路,可以在示波器的額定頻寬範圍內獲得最佳的頻率線性度。



 
示波器被動探棒校正補償步驟-了解如何在示波器上調整探棒進行補償


以 Keysight InfiniiVision 系列示波器標配的被動探棒為例,示範如何進行探棒補償調整:
 
1. 將探棒接入示波器前面板的探棒補償信號輸出端(1 kHz 方波)。
2. 按下「AutoScale」按鍵,自動調整波形,使螢幕顯示 2 個完整週期的信號,垂直方向應涵蓋約 6 格網格高度。
3. 找到探棒上的補償調整孔(如圖所示),使用小型螺絲起子進行調整,直到方波波形達到理想狀態。


 

Keysight_示波器被動探棒_探棒校正
↑ 被動探棒補償調整孔

 
 

 

示波器主動探棒校正教學


為什麼需要進行探棒校準?
示波器探棒的校準是為了補償探棒隨著時間與溫度變化所產生的誤差,以確保量測的準確性。
 


 

示波器主動探棒校正步驟


一般來說,示波器的探棒校正功能鍵會引導使用者完成整個探棒校正過程。某些高階主動探棒(如 InfiniiMax 系列探棒)可透過示波器進行精確的模擬通道校準。如果連接的是可校正的探棒,示波器的通道探棒選單將會啟用「探棒校正」選項,步驟如下:

 
1. 進入「Setup」選單,開啟對應通道的設定(例如選擇 Channel 1),然後選擇 「Probe Config」。
-(或直接在「Setup」選單中選擇 「Probe Configuration」)

 

Keysight_InfiniiMax_探棒校正步驟
 


2. 左上角應顯示目前使用的探棒放大器型號(例如 1169A)。


3. 在「Probe Head Model」選單中,選擇目前使用的探棒前端型號。
-(如果清單中沒有對應型號,可透過「Add Head」手動新增)



4. 在「Signal Being Probed」選單中,選擇「單端」或「差動」模式。
-(InfiniiMax 差動探棒可作為單端使用,單端模式下請將負端接地)

Keysight_InfiniiMax_探棒校正步驟2

 

5. 選擇「Start Atten/Offset Cal…」並按下「Yes」,此時示波器會提示將探棒連接至探棒校正夾具。

 

Keysight_InfiniiMax_探棒校正步驟3
 


6. 將探棒校正件(如 Keysight E2655B)連接至示波器的 Aux Out 輸出端,然後將探棒前端連接至校正夾具。
-(下圖顯示 E2675A 差動測試前端的連接方式)

Keysight_InfiniiMax_探棒校正手法


 

7. 點擊「OK」開始探棒校正,示波器將自動調整探棒的 DC 增益與偏移。校準完成後,示波器將顯示「校正成功」。
 

Keysight_InfiniiMax_探棒校正成功



 

8. 選擇「Start Skew Cal…」,然後選擇「Yes」,示波器將自動執行探棒時延補償校正。

Keysight_InfiniiMax_自動執行探棒校正


 

這樣就完成了探棒的 直流增益、偏移補償與時延校準,確保探棒與示波器的測量系統達到最佳狀態!



 

 



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