Первым шагом в выборе подходящего пробника является анализ задачи измерения. Подключена ли испытуемая схема к заземлению (может понадобиться несимметричный или дифференциальный пробник)? Какова максимально возможная частота сигнала (какая полоса пропускания требуется)? Каково возможное максимальное входное напряжение?
Дифференциальное или несимметричное измерение
Дифференциальные пробники используются в случае, когда испытуемая схема не подсоединена к заземлению, для измерения напряжения в импульсных источниках питания или для измерений дифференциальных сигналов с низким уровнем шума. Нет никаких физических причин, препятствующих использованию дифференциального пробника в цепи, подсоединенной к заземлению, но в этих условиях характеристики несимметричного пробника будут лучше: более высокое входное сопротивление, меньшая входная емкость и более широкий динамический диапазон.
Полоса пропускания и время нарастания
Полоса пропускания — один из наиболее важных параметров при выборе пробника. Она определяет эффективную максимальную частоту, которую можно точно измерить с помощью данного пробника; при указанной максимальной частоте сигнал будет отображаться более чем на 3 дБ (прибл. на 30%) слабее, чем на самом деле. Для точного представления сигнала максимальная частота и осциллографа, и пробника должна быть значительно больше самой высокой частоты, подлежащей измерению. При измерении цифровых сигналов полоса измерения должна быть в 3-5 раз больше тактовой частоты; для отладки цифровой схемы достаточно втрое большей полосы. Для проверки соответствия стандартам на цифровых интерфейсах полоса пропускания должна быть в 5 раз больше тактовой частоты.
При измерении быстро нарастающих сигналов (имеющих крутой фронт/спад при отображении на дисплее осциллографа), например при оценке характеристик импульсных источников питания, критическим параметром является время нарастания осциллографа и пробника. Для точных измерений время нарастания должно быть в 3-5 раз меньше времени нарастания измеряемого импульса.
Динамический диапазон
Динамический диапазон пробника определяет максимальное измеримое входное напряжение. Оно задается для постоянного напряжения и часто уменьшается по мере увеличения частоты сигнала. Для дифференциальных пробников также проводится различие между динамическим диапазоном в синфазном и дифференциальном режимах. Динамический диапазон в синфазном режиме определяет допустимый диапазон входного напряжения для одного дифференциального входа, измеренного относительно земли. Динамический диапазон в дифференциальном режиме определяет максимальное измеримое входное дифференциальное напряжение.
Для точного измерения сигналов с большой амплитудой и малым временем нарастания/спада необходимо иметь достаточно широкий динамический диапазон на высоких частотах измерения. При измерении остаточного уровня пульсаций импульсных источников питания постоянного тока необходимо также измерять очень слабые сигналы с большой постоянной составляющей. Для получения полного разрешения аналого-цифрового преобразователя современные пробники имеют возможность подавать сигнал с постоянной составляющей.
В случае высоковольтных пробников ключевым фактором является безопасность пользователя. Поэтому высоковольтные пробники имеют специальную изоляцию и другие средства защиты от случайного контакта. Эти пробники характеризуются максимальным напряжением относительно земли, а также категорией измерений. Категория измерений определяет условия измерений, в которых обеспечена защита пользователя. Использование пробника допускается только в тех категориях измерений, для которых он предназначен.
Нагрузка на испытуемое устройство
Измерительная система не должна оказывать чрезмерное влияние на испытуемую цепь как для предотвращения ухудшения качества сигналов, так и для исключения нарушения работы испытуемого устройства. Ключом к оптимальному решению является использование пробников с высоким входным сопротивлением и низкой входной емкостью. Итоговое входное сопротивление сильно зависит от частоты и обычно составляет менее 500 Ом на частоте среза пробника.
Пассивные пробники обычно имеют входное сопротивление 10 МОм и входную емкость более 10 пФ. Активные пробники, как правило, имеют входную емкость ок. 1 пФ. Очень важно правильно подобрать принадлежности пробника для контакта с испытуемым устройством. Длинные контакты и выводы увеличивают емкость и индуктивность, снижают максимальную полосу измерения и вызывают появление чрезмерных выбросов и артефактов на фронте/спаде импульсов.
Расширенные функции и принадлежности для пробников
Помимо значений характеристик следует также учитывать дополнительные функции пробника для упрощения повседневных задач. Среди примеров, применительно ко многим активным пробникам Rohde & Schwarz, можно выделить встроенный цифровой вольтметр и микрокнопку. С помощью вольтметра можно контролировать напряжение, не меняя соединений. Микрокнопку можно настроить таким образом, чтобы обеспечить прямое управление осциллографом с пробника.
Разнообразные принадлежности обеспечивают гибкость при обеспечении контакта с контрольной точкой, облегчают повседневную работу пользователя и помогают предотвращать ошибки измерений. Среди доступных принадлежностей — жесткие и подпружиненные наконечники, штыревые наконечники, переходники и удлинители. Rohde & Schwarz предлагает широкий набор принадлежностей для каждого пробника.
