如何利用好示波器的電壓探頭衰減、接地線對電源紋波測量的影響

一、用好示波器的自動測量功能

示波器的時間軸和電都是經過標定的，數值具有明確的物理和計量意義，因此通常需要在測試報告中記載相應的數值。具體到紋波測量，通常最關心紋波的大小，可用紋波的峰峰值，有效值等指標表示。在模擬示波器上，可以通過數格子的方法來讀出數值。在早期的數字示波器上出現了光標，用于手動測量2個點之間的相對值。這些測量功能作為示波器的基本功能也保留至今。

進一步地，現代示波器一般都具有強大的自動測量功能，只需要簡單按鍵或者點擊，就可以將常見數值指標顯示在屏幕上，并且實時刷新。如圖1所示，對于這個不規則的周期紋波信號，示波器測得峰峰值有116.7mV，有效值有26.24mV。如果需要周期、頻率等指標，也可以用類似的方法快速得到。

圖1：示波器自動測量功能

二、電壓探頭衰減的影響

無源探頭的衰減要設置為1X。原因是1X是無衰減檔位，帶寬較小，而且去掉了衰減器帶來的噪聲，會減弱額外噪聲的影響。如圖2所示，普通無源探頭的衰減檔位是通過撥動開關來選擇的，測試時一定要先確認檔位設置正確。圖3和圖4是同一個探頭設置在10X和1X測量同一個信號的波形（已分別在示波器中設置了正確的衰減，屏幕顯示的是真實電壓值，無需換算）?？梢钥吹綀D3的波形相比圖4明顯疊加了更多的高頻噪聲，信號細節不夠清晰。使用示波器的自動測量功能，也會發現讀數不同。

圖2：示波器電壓探頭衰減設置開關

圖3：探頭衰減設為10X的波形

圖4：探頭衰減設為1X的波形

三、接地線的影響

探頭要拔掉地線，使用探頭的接地彈簧來就近接地。具體的操作方法如圖5所示，探頭上只有探針和接地彈簧2個組件，沒有額外的接地延長線。探針和接地彈簧的觸點之間只有數毫米的距離，可以直接接入到板子上的無源器件兩端。對于紋波測量，在電源模塊輸出的濾波電容兩端測量是一個不錯的選擇，如圖6所示。

圖5：探頭的探針和接地彈簧

圖6：使用接地彈簧和探針測量紋波，接地彈簧就近接地

圖7是一種錯誤的示范。使用探頭的接地夾，圖方便就夾在了板子邊緣的地線上，直流通路看上去沒有問題。但是接地夾通常有數厘米甚至更長，板子上的走線通常也是厘米量級，測量環路就會比使用接地彈簧的方案長很多。因此會引入更多不必要的噪聲，如圖8所示，目測波形上就有反復出現的尖峰，顯然是和真實情況相違背的。

如果仔細觀察，還可以看到圖7中，接地夾構成的環路中，甚至還有一根白色電纜穿過，這些都是不嚴謹的測量方式，需要及時改正。

圖7：使用接地夾和探針測量紋波，接地夾隨意夾到板子邊緣的地線上（錯誤示范）

圖8：使用接地夾測量紋波時明顯能發現的干擾信號

充分利用好示波器的自動測量功能，可讓工程師們事半功倍