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关键词：示波器探头、方波畸变

导读

在测试测量中，有时会遇到采集到的方波畸变（如图1），今天的小百科来介绍一下这种情况发生的原因以及解决方法。

图1 使用PXIe-69834数字化仪采集方波发生畸变现象【1】

方波畸变原因

大家都知道，实际测试中，任何电路都不是理想电路，或多或少都有寄生参数。板卡和信号源的连接也不例外。连接线存在电阻，输入的信号和GND之间会形成电容，如图2，这样就形成了一个RC滤波器，高于截止频率的信号就会被衰减从而造成信号的畸变。

图2 电路与数字化仪之间形成的RC滤波电路

那么如何解决这个问题？减小Cin是不可能的，物理的限制决定了Cin必然存在；减小和R1和Rin？过小的电阻必然会对测量的电路造成影响。这样就只剩下一个办法就是补偿电容。

图3 加入补偿电容的RC滤波电路

补偿电容只要满足

就能使得在比较高的频率下，仍然能够按照正确的10:1的衰减比进行信号的传输而不发生信号的畸变。

那我们在实际操作中如何去做到补偿电容呢？这时就可以用到示波器探头。

图4 常见的示波器探头

示波器的探头是有可变电容的，这样即使不同的板卡有不同的Cin，也都可以对其进行调节。只需要去调节探头上的可变电容的大小，并通过采集卡采到的信号观察波形畸变情况，就可以将波形调节到正常。

图5 使用示波器探头连接的RC滤波电路

示波器探头

先来了解一下示波器探头在示波器上的应用。示波器一般都会输出一个1KHz，5V（或以下）的方波信号，该信号用作探头补偿校准。该信号常用一个方波符号加一个接地符号标示。我们可以将这个信号作为信号源。启动示波器，按下图所示，把探头的BNC接至通道1，另一端接到方波信号输出端口【2】。

图6 示波器方波信号输出端口

当出现以下两种情况时，说明探头补偿不正确，需要调节探头上的补偿电容。

图7 补偿过度的波形

图8 补偿不足的波形

用调节棒拧动探头螺丝孔内的螺丝，调节补偿电容，以得到正确波形。

图9 调节探头电容

也有的探头将调节螺丝孔其设置在探测头一端，如下图：

图10 探头端螺丝孔示意图

调节后的方波如下图：

图11 调节后的方波

数字化仪采集方波畸变的解决方法

在了解到波形发生畸变的原理和示波器探头的使用方法后，我们就可以使用示波器探头来对数字化仪采集的波形进行调节。

图12 使用示波器探头将示波器与数字化仪连接

此时可看到采集到的数据是有些衰减的。

图13 采集到的衰减方波信号

将探头调至X10，然后调节螺丝，直至波形正常。

这里要注意探头一定要在X10档才可以做调节。

图14 调节后采集的方波信号

参考

【1】PXIe-69834

【2】https://www.eefocus.com/micsig002/blog/19-11/438596_95455.html