SciTech-EECS-Instrument-Oscilloscope: 示波器 Probe(探针) 的 电路 + 工作原理 + 精准的信号预处理

SciTech-EECS-Instrument-Oscilloscope:

示波器 Probe(探针) 的 电路 + 工作原理

示波器 Probe(探针) 上有"信号衰减开关", 多数有 "×1" 和 "×10" 档, 有的有"×100"档；

可以推断出，Probe(探针) 不只是 "同轴线" ＋"金属电极", 其内部必有电路。

对信号的 "多档位衰减" 不只是 "一个开关" + "几个电阻" 那么简单, 精密仪器都有精密设计:

精准的信号预处理

Probe(探头)那边:

• R1(82Ω)、R5(68Ω) 和 C2(1pF~10pF可调电容):
  
  Probe上通过的既可能有"DC分量", 也可能有频带宽度很宽的"AC信号";

  • C1(10pF) 与 C2(1pF~10pF可调电容)都是"极小"电容, 应当是调整 "频率响应曲线" 的 "平滑一致"。
    
    电容只通过"AC信号", 对 AC低频 和 DC 没什么衰减, 对 "AC高频"(特别是 "尖峰干扰")衰减大。

  • C2(1pF~10pF可调电容) 首先是"可校准调节"的, 有两个作用:

    • 对示波器的"频率带宽"的范围之外的"高频干扰"滤除。
    • 对示波器的"频率带宽"的范围之内的"高频信号"作"RC带通滤波"、比例采样，
      
      调整"频率带宽"全范围上的信号衰减精准一致。

  • R1(82Ω)、R5(68Ω) 是"比例采样" 与 "阻抗匹配" 的作用。

  • 信号分析: 对 DC分量、"AC高频信号" 与 "AC低频信号" 分别进行分析，
    
    在示波器的"频率带宽"的范围"，滤除干扰、保障全频带(频率带宽)的衰减曲线确定、平滑 和 一致。
    
    对"强、弱"信号"确定"与"精准"比例采样,为后续的ADC作精准的信号预处理 。

• "×1"档是"82Ω"(只经过一个电阻),
  
  因为"×1"档的"开关"将 C1(10pF) 和 R2,R3,R4 都"短接跳过"。
• "×10"档是"9MΩ"(经过4个电阻), 加上示波器内部有"1MΩ"的"输入端阻抗", 总共 "10MΩ";
  
  分压后给 示波器 的 输入正好是 "1/10",
  
  即示波器上显示与测得的值， "×10" 才是实际的值。