Probe for Oscilloscope

       ในขั้นต้นจะกล่าวถึงพื้นฐานของโพรบที่ใช้กับออสซิลโลสโคป กล่าวคือโพรบจะเชื่อมต่อ
ทั้งทางกายภาพและทางไฟฟ้าระหว่างจุดทดสอบหรือแหล่งจ่ายสัญญาณและออสซิลโลสโคป
ขึ้นอยู่กับผู้ใช้งานว่าต้องการวัดอะไร อาจจะกล่าวได้ว่าโพรบเป็นอุปกรณ์หรือเครือข่ายที่ใช้
ในการเชื่อมต่อระหว่างแหล่งจ่ายสัญญาณไปยังอินพุตของออสซิลโลสโคป ดังภาพที่ 1-1
ซึ่งโพรบจะมีลักษณะเป็นกล่องที่ใช้เป็นสัญลักษณ์แทนการวัดสัญญาณอย่างไรก็ตามในการ
ใช้งานจริงนั้นโพรบจะต้องสามารถใช้งานได้สะดวกและมีประสิทธิภาพในการต่อระหว่างสโคป
กับแหล่งกำเนิดสัญญาณได้ดี ดังภาพที่ 1-2

ซึ่งความสามารถในการเชื่อมต่อนั้นจะประกอบไปด้วยปัจจัยหลัก 3 ประการคือ
1.ส่วนที่ใช้ยึดกับจุดทดสอบ
2.การส่งผลกระทบต่อการทำงานของวงจร
3.การส่งผ่านสัญญาณ
ทั้ง 3 ความสามารถนั้นจะเป็นปัจจัยหลักในการเลือกใช้งานโพรบ
อย่างไรก็ตามในการใช้งานจริงจะเป็นการยากมากที่จะต่อโพรบกับจุดทดสอบแล้ว
สามารถทำการวัดสัญญาณได้โดยไม่มีความผิดเพี้ยนเลย

โพรบในทางอุดมคติ
โพรบในทางอุดมคติจะต้องมีลักษณะดังนี้
1.สามารถต่อใช้งานได้ง่ายและสะดวก
2. สามารถวัดสัญญาณได้ไม่ผิดเพี้ยน
3.ไม่มีปัญหาเรื่อง loading กับแหล่งจ่ายสัญญาณ
4. ปราศจากสัญญาณรบกวน

โพรบในการใช้งานจริง
        สิ่งที่สำคัญสำหรับโพรบก็คือภายในสายเคเบิลของโพรบจะประกอบไปด้วยวงจรที่มี
ความซับซ้อน สำหรับสัญญาณไฟตรง ( DC ความถี่ 0 Hz) สายโพรบจะมีลักษณะเหมือนเป็น
ค่าความต้านทานที่ต่ออนุกรมกับค่าความต้านทานที่ขั้วต่อของออสซิลโลสโคป ดังภาพที่ 1-4a
อย่างไรก็ตามในสัญญาณไฟสลับลักษณะภายในของสายโพรบจะเปลี่ยนรูปไปเมื่อค่าความถี่เพิ่มขึ้น
ดังภาพที่ 1-4b เนื่องมาจากการที่มีค่าความเหนี่ยวนำ(L) และค่าความจุ (C) กระจายอยู่ทั่วไป
ภายในของสายโดยที่ค่าอิมพีแดนซ์ของความเหนี่ยวนำจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อความถี่ของสัญญาณ
มีค่าเพิ่มขึ้น ในขณะที่ค่าอิมพีแดนซ์ของค่าความจุจะลดลงและจากปฏิกิริยาของทั้ง 2 ตัว (LและC)
รวมทั้งค่าความต้านทาน (R) จะทำให้ค่าอิมพีแดนซ์รวมของโพรบเปลี่ยนแปลงไปตามค่าความถี่
และก็ถือเป็นข้อดีของโพรบอีกเช่นกันที่มีส่วนประกอบ R,L,C อยู่ด้วย เพราะทำให้สามารถควบคุมลักษณะของสัญญาณที่จะวัดได้ตามต้องการ เช่น การลดทอนสัญญาณ และปัญหาในเรื่อง loading
ของแหล่งกำเนิดสัญญาณ ซึ่งเป็นสิ่งที่ดีในการออกแบบเพราะเป็นข้อจำกัดตามธรรมชาติ
ของวงจรภายในโพรบเอง และเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบในการเลือกและใช้งานโพรบ

โพรบเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจจับ

     ในความเป็นจริงแล้วโพรบของออสซิลโลสโคปเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจจับแรงดันและ
ส่งต่อไปยังอินพุตของออสซิลโลสโคป อย่างไรก็ตามโพรบจะตรวจจับสัญญาณแรงดันที่มีสัญญาณ
แปลกปลอมผสมรวมอยู่เข้ามาด้วย ตัวอย่างเช่น Current probe ซึ่งถูกออกแบบมาให้ทำการตรวจจับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายไฟ ซึ่งโพรบจะทำการแปลงสัญญาณกระแสไฟฟ้าที่ตรวจจับได้ให้เป็นสัญญาณแรงดันที่มีสัดส่วนตรงกันก่อนจะส่งไปยังอินพุตของสโคป เช่นเดียวกับ Optic probe
จะทำการตรวจจับแสงแล้วแปลงให้เป็นสัญญาณแรงดันก่อนที่จะทำการวัดโดยใช้ออสซิลโลสโคป เป็นต้น โดยที่ทั้งตัวแปลงสัญญาณ,โพรบและออสซิลโลสโคป เมื่อต่อร่วมกันแล้วจะต้องสามารถ
แสดงรูปของสัญญาณที่ทำการวัดอยู่นั้นได้

การเลือกโพรบที่ถูกต้อง

     เนื่องจากออสซิลโลสโคปมีย่านการใช้งานที่หลากหลายขึ้นและมีโพรบให้เลือกใช้งานอยู่มาก

ในท้องตลาดจึงทำให้มีการนำโพรบไปใช้ปนกันหลายหน้าที่ สิ่งหนึ่งที่สำคัญก็คือโพรบแต่ละชนิด
จะมีความแตกต่างกันทั้งBandwidth ,rise-time,ความไวในการตรวจจับและค่าอินพุตอิมพีแดนซ์
ฯลฯ ซึ่งการจะใช้งานออสซิลโลสโคปในการวัดสัญญาณให้เต็มความสามารถนั้นก็ต้องการโพรบ
ที่มีความเหมาะสมกันด้วย ดังนั้นควรจะเลือกใช้โพรบให้ตรงกับความต้องการในการวัดสัญญาณ

     โดยทั่วไปนิยมใช้โพรบที่มีอัตราการลดทอน10Xหรือสูงกว่า และต้องแน่ใจว่า Bandwidth

 หรือ rise-time ของโพรบมีค่ามากกว่าความถี่หรือค่า rise-timeของสัญญาณที่ต้องการวัดและ
สำหรับสัญญาณที่ไม่ใช่รูปคลื่นไซน์จะต้องพิจารณาความถี่ประกอบหรือฮาร์โมนิกที่เพิ่มขึ้นมา
จากความถี่มูลฐานของสัญญาณเป็นสำคัญ อย่างเช่น สัญญาณสี่เหลี่ยมความถี่ 100 MHz ที่จะ
ประกอบด้วย 5 ฮาร์โมนิก ดังนั้นจึงต้องการโพรบที่มี Bandwidth เท่ากับ 500MHz และเช่นเดียวกัน
ออสซิลโลสโคปของคุณก็ควรที่จะมี rise-time ที่เร็วกว่า 3 ถึง 5 เท่าของค่า rise-time ของ
สัญญาณที่ต้องการวัดด้วย

        สำหรับเรื่อง loading ของสัญญาณภายในของโพรบ ซึ่งควรจะเลือกเฉพาะโพรบที่มีค่าความ-

ต้านทานมากๆ และค่าความจุต่ำๆเท่านั้น ในการใช้งานทั่วไปควรจะเลือกใช้โพรบที่มีค่าความ-

ต้านทาน 10 MΩ และค่าความจุ 20 pF หรือต่ำกว่านั้น ซึ่งควรจะกำหนดให้มีค่ามากพอที่จะทำให้

เครื่องมือวัดไม่ประสบปัญหาเรื่อง loading กับแหล่งจ่ายสัญญาณด้วย อย่างไรก็ตามสำหรับวงจร

ดิจิตอลความเร็วสูงบางชนิดซึ่งจะต้องการโพรบที่มีค่าความจุที่ต่ำมากๆ ดังนั้นจึงควรจะเลือกใช้
Active probe แทนและสุดท้ายในการนำโพรบไปต่อกับวงจรเพื่อทำการวัดสัญญาณนั้นต้อง
พิจารณาโพรบที่มีขนาดของหัววัดสัญญาณที่สามารถใช้งานได้ง่ายและสะดวกในการนำไปต่อ
กับวงจรด้วย

ลักษณะและข้อดีของโพรบแต่ละชนิด
ลักษณะของโพรบในแต่ละชนิดซึ่งมีความสำคัญต่อการนำไปใช้งานแต่ละแบบ จะมีรายละเอียดดังนี้

1.Passive Voltage Probe โดย Passive probe จะประกอบขึ้นจากสายไฟ,คอนเน็คเตอร์และ
วงจรลดทอนสัญญาณ (จะเป็นตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ) โดยจะไม่มีอุปกรณ์ประเภท active (ทรานซิสเตอร์หรือวงจรขยายสัญญาณ) อยู่ภายในโพรบและไม่ต้องการแหล่งจ่ายไฟในการทำงาน
ของโพรบซึ่งโพรบชนิดนี้สามารถใช้งานได้ง่ายและเป็นที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปโพรบแบบนี้จะมี
อัตราการลดทอนสัญญาณให้เลือกใช้มากมาย เช่น 1X , 10X และ 100X สำหรับย่านการวัด
ที่ต่างกัน และมักจะนิยมใช้โพรบแบบ10X เป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับออสซิลโลสโคป
สำหรับการวัดสัญญาณที่มีค่า 1 Vp-p หรือต่ำกว่าจะนิยมใช้โพรบแบบ 1X เมื่อทำการวัดสัญญาณ
ที่มีย่านแรงดันกว้าง (10 mV ถึง 10 V ) ก็ควรจะใช้โพรบแบบที่มีสวิตท์เลือก 1X/10X จะสะดวกกว่า อย่างไรก็ตามโพรบแบบที่มีสวิตท์เลือก 1X/10X จะไม่ได้แตกต่างกันเฉพาะที่อัตราการลดทอนเท่านั้น แต่ลักษณะของ Bandwidtw, rise-timeและอิมพิแดนซ์ (RและC) ก็แตกต่างกันด้วยเช่นกัน

Passive Probe

          โดยส่วนมากจะถูกออกแบบมาให้ใช้กับออสซิลโลสโคปทั่วๆไปซึ่ง Bandwidth ปกติมักจะอยู่
ในช่วง100MHz ถึง 500MHz และสำหรับโพรบที่มีค่าอิมพีแดนซ์ 50Ωซึ่งโดยปกติจะใช้กับอุปกรณ์
ที่มีความเร็วสูง เช่น การสื่อสารโดยใช้คลื่นไมโครเวฟ และ Time Domain Reflectometry (TDR) เป็นต้น และสามารถใช้ได้กับงานที่มี Bandwidth สูงถึงหลายๆ gigaHertz และ rise-time ประมาณ
 100 ps หรือเร็วกว่านั้น

2.Active Voltage Probe โดย Active probe จะประกอบด้วยอุปกรณ์ประเภท active เช่น
ทรานซิสเตอร์ ซึ่งมักจะใช้เป็น Field-Effect Transistor (FET) ข้อดีของการใช้ FET เป็นภาค
อินพุตก็คือมีค่าความจุที่อินพุตต่ำมากๆ โดยปกติจะมีค่าน้อยกว่า 1 pF โดยที่ค่าความจุที่ต่ำนี้
จะทำให้ได้ค่ารีแอคแตนซ์ (Xc)ที่สูงมาก สามารถดูได้จากสมการ

         โดยที่ค่ารีแอคแตนซ์จะเป็นตัวกำหนดค่าอินพุตอิมพีแดนซ์ของโพรบ เมื่อค่า C ต่ำทำให้
อินพุตอิมพีแดนซ์มีค่าสูง เป็นผลให้ย่านของความถี่กว้างมากขึ้น นั่นคือ Active probe ที่ใช้ FET
จะมีBandwidth สูงมากคือตั้งแต่ 500 MHz ถึง 4 GHz นอกเหนือจากที่มีค่า Bandwidth และ
อินพุตอิมพีแดนซ์ที่สูงแล้ว เมื่อนำ Active probe ที่ใช้ FET ไปต่อกับวงจรที่ไม่ทราบค่าอิมพีแดนซ์
ก็สามารถลดปัญหาในเรื่อง loading effect ลงได้

         

Active Probe

           สำหรับข้อดีต่างๆที่ได้กล่าวมานั้นจึงมีคำถามว่าทำไมยังคงใช้ Passive probeอยู่อีก ?

คำตอบก็คือ Active probe ที่ใช้ FET จะมีย่านการทนแรงดันที่ต่ำกว่า Passive probe คือตั้งแต่

0.6 V ถึง 10 V เท่านั้นและมีอัตราการทนแรงดันสูงสุด 40 V (DC + ค่าสูงสุดของ AC) หรือ
อีกนัยหนึ่งก็คือ Active probe ที่ใช้ FET ไม่สามารถที่จะวัดสัญญาณ 10 mV ได้เหมือนกับ Passive probe และยังทนค่าแรงดันสูงๆไม่ได้อีกด้วย แต่ข้อดีของ Active probe ที่ใช้ FET ยังคง
มี Bandwidth ที่สูงและช่วงการวัดแรงดันเป็นที่แบบเชิงเส้น ดังนั้น Active probe ที่ใช้ FET
จึงเป็นที่นิยมใช้ในงานที่มีระดับสัญญาณต่ำๆ ประกอบด้วยสัญญาณลอจิกความเร็วสูงเช่น ECL
, GaAs และอื่นๆ

3.Differential Probe สัญญาณแบบ Differential เป็นสัญญาณที่มีระดับอ้างอิงที่ไม่ใช่กราวนด์
ดังภาพที่2-3 เป็นสัญญาณที่จะนำไปใช้งานต่อไปซึ่งอยู่ระหว่างขาคอลเลคเตอร์ของทรานซิสเตอร์
กับโหลด ,สัญญาณจากหัวอ่านของดิสก์ , ระบบไฟฟ้าหลายเฟส และอื่นๆ ที่มีลักษณะเป็นแบบ
 floating หรือลอยจากกราวนด์ สัญญาณแบบ Differential สามารถทำการวัดได้ 2 วิธี จะแสดง
ดังภาพที่ 2-4

        สำหรับการวัดโดยใช้ Differential Probe นั้นจะใช้วงจรขยายความแตกต่างซึ่งจะนำสัญญาณ
2 อันมาลบกันแล้วได้ผลลัพธ์ออกมาเพียงช่องสัญญาณเดียวเข้าที่ออสซิลโลสโคปโดยตรง
ดังภาพที่2-4bโดยวิธีนี้จะได้ค่า CMRR ที่สูงมากตลอดย่านความถี่ เช่น TektronixP6247 ซึ่งจะมี 

Bandwidthถึง 1GHzและมีย่านของ CMRR อยู่ในช่วง 60dB (1000:1) ที่ 1MHz ถึง 30dB (32:1)
ที่ 1GHz เป็นต้น

4.High Voltage Probe เราจะนิยามคำว่า “High Voltage” เอาไว้ว่าเป็น ค่าแรงดันที่สูงกว่าค่า
แรงดันสูงสุดที่ยังสามารถทำให้โพรบแบบ passive 10X ทั่วไปทำงานได้ซึ่งโดยปกติจะมีค่า
ประมาณ 400Vถึง 500 V ( DC + peak AC ) แต่ High Voltage Probe จะสามารถวัดแรงดันได้
สูงถึง 20,000 V ตัวอย่างของโพรบชนิดนี้จะแสดงดังภาพที่ 2-5

         ซึ่งในการวัดและใช้งาน High Voltage Probe นี้จะต้องคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญ
โดยที่สายเคเบิลของโพรบชนิดนี้จะค่อนข้างยาวกว่าปกติ คือประมาณ 10 ฟุต เพื่อให้ตัวเครื่อง
ของออสซิลโลสโคปอยู่ห่างจากแหล่งจ่ายไฟแรงดันสูงนั่นเอง และสามารถที่จะเพิ่มความยาว
เป็น 25 ฟุตได้อีกด้วย

5.Current Probe โดยทั่วไปจะมี 2 ชนิด คือ 1. AC Current Probe ซึ่งจะใช้โพรบชนิด passive

 และ 2. AC/DC Current Probe โดยทั่วไปจะเป็นชนิด active ซึ่งโพรบทั้ง 2 ชนิดนั้นจะใช้หลักการ
ของหม้อแปลงทำการแปลงแรงดันมาจากการตรวจจับกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นรอบๆลวดตัวนำนั้น

การทำงานของหลักการนี้ คือเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดตัวนำจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก

ไฟฟ้าขึ้นรอบลวดตัวนำนั้นซึ่งมีขนาดและทิศทางตัดกับการไหลกระแสไฟฟ้าและเมื่อนำขดลวด

ไปวางไว้ในสนามแม่เหล็กนั้น ดังภาพที่ 2-6 จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมขดลวดนั้นๆ

 

        เป็นหลักการทำงานเบื้องต้นของ AC Current Probe ทั่วๆไป และที่หัวจับของโพรบจะมีลักษณะเป็นการใช้ลวดตัวนำพันรอบๆแท่งแม่เหล็ก ทำให้เกิดการแปลงค่ากระแสไฟฟ้าให้เป็น
ค่าแรงดันที่มีขนาดแปรผันเป็นแบบเชิงเส้นกับค่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านลวดตัวนำค่า Bandwidth
ของCurrent Probe จะขึ้นอยู่กับการออกแบบขดลวดของโพรบและปัจจัยอื่นๆประกอบกัน ซึ่งค่า Bandwidth จะสามารถมีได้ถึง1 GHz แต่อย่างไรก็ตามโดยปกติมักจะนิยมใช้ Current Probe ที่มี Bandwidth ที่ต่ำกว่า 100 MHz เท่านั้น


6.Logic Probe ความผิดพลาดในระบบดิจิตอลสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยหลายเหตุผล ซึ่งลอจิก
อนาไลเซอร์ก็เป็นเครื่องมือที่ดีที่จะใช้ในการระบุและแยกแยะปัญหาที่เกิดขึ้น แต่ในความเป็นจริงแล้วความผิดพลาดของลอจิกมักจะเกิดจากสัญญาณอนาล็อกที่ผสมอยู่ในสัญญาณดิจิตอล เช่น
ความกว้างของพัลส์ ( jitter ), แอมปลิจูดของพัลส์ (aberrations) และสัญญาณรบกวนอนาล็อกแบบ
เป็นช่วงๆ ซึ่งจะมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับจำนวนความผิดพลาดของสัญญาณดิจิตอล ดังนั้นในการวิเคราะห์คุณสมบัติของความต่อเนื่องของสัญญาณดิจิตอลจึงต้องอาศัยออสซิลโลสโคป
แต่อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่ผู้ออกแบบระบบดิจิตอลต้องการดูลักษณะของพัลส์ข้อมูลที่เกิดขึ้นระหว่างเงื่อนไขทางลอจิก ซึ่งจะต้องอาศัยความสามารถของ logic trigger ที่ปกติจะมีในลอจิอนาไลเซอร์มากกว่าในออสซิลโลสโคป ซึ่ง logictrigger สามารถที่จะเพิ่มเข้าไปในออสซิลโลสโคป
ทั่วไปได้โดยผ่านทางโพรบแบบ word recognizer trigger ดังแสดงดังภาพที่ 2-9

       โพรบแบบ word recognizer probe ที่แสดงดังภาพที่2-9 จะใช้ในการออกแบบระบบ TTL
และสามารถกำหนดให้มีช่องสัญญาณข้อมูลได้ถึง 17 ช่อง (16บิตข้อมูล รวมกับสัญญาณนาฬิกา)
และสามารถใช้ได้กับระบบการทำงานทั้งแบบ Synchronous และ Asynchronous

7.Optical Probe กับการเข้ามาและการแพร่หลายของระบบ Fiber-optic ในการสื่อสารที่มี
การเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วจึงทำให้มีความต้องการอุปกรณ์ที่สามารถแสดงผลและวิเคราะห์
สัญญาณ Optical ได้ซึ่งจะมี Optical system analyzer ที่พัฒนามาเพื่อทำการแก้ปัญหาและ
วิเคราะห์งานทางด้านระบบการสื่อสารโดยเฉพาะ แต่อย่างไรก็ตามยังคงมีความต้องการที่จะ
ขยายความสามารถของการวัดสัญญาณoptical ทั่วๆไปและทำการวิเคราะห์ตลอดช่วงเวลาระหว่าง
การพัฒนาและทดสอบอุปกรณ์ทางด้าน optical ซึ่ง Optical Probe ก็สามารถตอบสนองต่อความ
ต้องการดังกล่าวโดยยอมให้มีการแสดงผลรูปสัญญาณ optical ที่ตัวออสซิลโลสโคปได้ โดยที่
Optical Probe จะทำการแปลงจากสัญญาณ optical ให้เป็นสัญญาณทางไฟฟ้า ในด้าน optical
จะต้องเลือกโพรบที่เหมาะสมกันกับ optical connector และชนิดของ fiber หรือ optical mode
ของอุปกรณ์ที่ต้องการวัด ส่วนทางด้านไฟฟ้านั้นจะต้องใช้โพรบและสโคปที่มีความสมดุล

8.โพรบชนิดอื่นๆ นอกเหนือจากโพรบชนิดต่างๆที่ได้กล่าวมาแล้ว ยังมีโพรบชนิดพิเศษและระบบ
ของโพรบอีกมากมายหลายชนิดซึ่งจะประกอบไปด้วย
1. Environmental Probe ซึ่งจะเป็นโพรบที่ออกแบบให้ทำงานช่วงอุณหภูมิที่กว้างมากๆ
2. Temperature Probe ซึ่งเป็นโพรบที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิของอุปกรณ์และแหล่งกำเนิด
                                     ความร้อนอื่นๆ
3. Proing Station และแขนกล (ดังภาพที่ 2-10) ซึ่งจะใช้วัดสัญญาณของอุปกรณ์ที่มีรายละเอียด
                            สูงเช่น multi-chip-module , hybrid circuit และ ICs เป็นต้น

ผลกระทบจากการใช้โพรบ

         อิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดสัญญาณ , โพรบ และออสซิลโลสโคปจะมีความสัมพันธ์กัน

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในการวัดสัญญาณที่ดีที่สุด จะต้องทำให้เกิดผลกระทบระหว่างการต่อโพรบ
กับสโคปและแหล่งกำเนิดสัญญาณให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งมีกฎพื้นฐานทั่วๆไปที่จะช่วย
ทำให้ง่ายขึ้น ดังต่อไปนี้
1. พยายามใช้โพรบและสโคปตามที่ผู้ผลิตออสซิลโลสโคประบุเอาไว้

2. ต้องแน่ใจว่าค่า Bandwidth หรือ rise-time ของโพรบกับสโคปของคุณเพียงพอสำหรับสัญญาณ

    ที่ต้องการวัด โดยปกติควรจะเลือกค่า rise-time ของโพรบกับสโคปให้มีค่าสูงกว่า 3 ถึง 5 เท่า
    ของค่า rise-time ของสัญญาณที่ต้องการวัด

3. ต้องใช้สายกราวนด์ของโพรบให้สั้นและตรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อป้องกันการเกิด

    สัญญาณ ringing บนพัลส์

4. เลือกโพรบให้เหมาะสมกับลักษณะงานที่ต้องการวัดทั้งในด้านของความสามารถในการวัด

    สัญญาณและคุณลักษณะทางกลในการยึดจับกับจุดวัดสัญญาณและสุดท้ายจะต้องพิจารณา

    ถึงความเป็นไปได้ที่จะเกิด loading effect เมื่อต่อโพรบเข้ากับวงจร

      ซึ่งในหลายๆกรณีปัญหาในเรื่อง loading effect จะสามารถควบคุมและทำให้น้อยลงได้

แต่ก็ยังมีบางสิ่งที่เกี่ยวกับ loading effect ที่ควรทราบเพิ่มเติมอีกดังต่อไปนี้

Passive Probe 1X passive probe โดยปกติจะมีค่าความต้านทานต่ำและมีค่าความจุสูงกว่า 10X

passive probe ผลที่ได้คือ 1X probe จะเกิดเป็น loading effect ได้มาก ดังนั้นจึงควรเลือกใช้ 10X
probe ในการใช้งานวัดสัญญาณทั่วไป

คำแนะนำในการเลือกโพรบ 

       มีข้อมูลพื้นฐานอยู่ 4 ส่วนสำหรับแหล่งกำเนิดสัญญาณที่ใช้ในการเลือกใช้งานโพรบ ซึ่งจะ

ประกอบไปด้วย ชนิดของสัญญาณ , ความถี่ของสัญญาณ , อิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดสัญญาณ

และคุณลักษณะทางกายภาพของจุดทดสอบ มีรายละเอียดดังนี้

1.ชนิดของสัญญาณ ในขั้นแรกของการเลือกใช้งานโพรบจะต้องคำนึงถึงชนิดของสัญญาณที่

ต้องการจะวัดก่อน ซึ่งจะสามารถแบ่งชนิดของสัญญาณได้เป็นดังนี้

1. สัญญาณแรงดันไฟฟ้า (Voltage Signal)

2. สัญญาณกระแสไฟฟ้า (Current Signal)

3. สัญญาณลอจิก (Logic Signal)

4. สัญญาณชนิดอื่นๆ (Other Signal)

       สัญญาณแรงดันไฟฟ้าจะเป็นสัญญาณชนิดพื้นฐานที่ใช้ในการวัดสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์

ของโพรบที่ใช้กับออสซิลโลสโคป และก็เช่นเดียวกันออสซิลโลสโคปก็ต้องการสัญญาณแรงดัน
ไฟฟ้าเข้าที่อินพุตด้วย ดังนั้นสัญญาณชนิดอื่นๆที่โพรบวัดมาได้จึงจำเป็นต้องทำการแปลงให้อยู่
ในรูปของสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเสียก่อนจึงจะทำให้ออสซิลโลสโคปสามารถทำงานได้

       นอกเหนือจากสัญญาณแรงดัน , กระแส และลอจิก แล้วก็ยังมีสัญญาณชนิดอื่นๆที่ต้อง

พิจารณาด้วยเช่นกัน ซึ่งจะต้องใช้ transducer ในการแปลงสัญญาณเหล่านั้นให้อยู่ในรูปของ
สัญญาณแรงดันไฟฟ้าสำหรับใช้ในการแสดงผลและอ่านค่าของออสซิลโลสโคป โดยในภาพ
ที่ 5-1 จะแสดงวิธีการเลือกใช้งานโพรบที่เปลี่ยนแปลงไปตามชนิดของสัญญาณที่ทำการวัด

2.ความถี่ของสัญญาณ สัญญาณทุกชนิดจะมีส่วนประกอบของความถี่รวมอยู่ด้วยทั้งสิ้น

สัญญาณ DC ก็จะมีความถี่เป็น 0 Hz และสัญญาณไซน์ก็จะมีเพียงความถี่เดียวเท่านั้นใน 1 คาบ
เวลาของสัญญาณส่วนสัญญาณชนิดอื่นๆทั้งหมดจะประกอบไปด้วยหลายค่าความถี่รวมกันซึ่ง
จะขึ้นอยู่กับรูปร่างลักษณะของสัญญาณนั้นๆ

3.อิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดสัญญาณ  ซึ่งสามารถสรุปรายละเอียดได้ดังนี้

1. อิมพีแดนซ์ของโพรบจะรวมกับอิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดสัญญาณกลายเป็นอิมพีแดนซ์ที่เป็น

โหลดของสัญญาณอันใหม่ขึ้นมา ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อแอมปลิจูดและ rise-time ของสัญญาณ

2. เมื่ออิมพีแดนซ์ของโพรบมีค่าสูงเกินกว่าอิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดสัญญาณมากๆแล้ว

ผลกระทบที่เกิดกับแอมปลิจูดของสัญญาณก็ไม่สำคัญมากนัก

3. ค่าความจุของหัวจับของโพรบ (ค่าความจุที่อินพุตของโพรบ) จะมีผลทำให้เกิดการขยายตัวของ

ช่วง rise-time ของสัญญาณ ซึ่งค่าเวลานี้จะเป็นช่วงการการเก็บประจุของค่าความจุที่อินพุตของ

โพรบจากระดับ 10 % ถึง 90 %

4.พิจารณาคุณลักษณะทางกายภาพของจุดทดสอบ จะต้องพิจารณาด้วยว่าสามารถต่อ

โพรบเข้าจุดทดสอบสัญญาณและดูรูปสัญญาณที่ออสซิลโลสโคปหรือสามารถที่จะเคลื่อนย้าย
โพรบไปยังจุดทดสอบสัญญาณอื่นๆได้เพียงพอกับความต้องการหรือไม่ และขนาดของจุดทดสอบสัญญาณก็จะส่งผลต่อการเลือกใช้งานโพรบด้วยเช่นกัน โพรบขนาดมาตรฐานทั่วไปจะใช้สำหรับ
จุดต่อจำพวกขาของคอนเน็คเตอร์ , ตัวต้านทาน และจุดต่อทั่วๆไปที่ขนาดไม่เล็กจนเกินไป
      สิ่งที่สำคัญก็คือจะต้องเลือกโพรบที่มีขนาด,รูปทรงและอุปกรณ์ประกอบที่เหมาะสมกับลักษณะ
งานของคุณให้มากที่สุด โดยจะต้องสามารถใช้โพรบได้รวดเร็ว , ง่าย และทนทานต่อการถอด
เข้าออกกับจุดทดสอบสัญญาณด้วยในการใช้งานจริง

อ้างอิงจาก 

Trinergy Instrument Co.,Ltd
http://www.trinergy.co.th/resource
http://www.rmutphysics.com/
http://www.tek.com/