Chọn que đo cho máy hiện sóng: thụ động, tích cực, vi sai và kẹp dòng

Một phép đo sai hiếm khi bắt đầu từ máy. Nó bắt đầu từ sợi dây nối giữa mạch và máy. Que đo máy hiện sóng quyết định băng thông thực tế, mức tải đặt lên mạch và cả việc bạn có đo được điểm cần đo hay không — nên chọn que đo là bước cần cân nhắc kỹ ngang với chọn máy. Bài này đi qua bốn nhóm que đo chính (thụ động, tích cực, vi sai, kẹp dòng), tiêu chí chọn từng nhóm, và bản đồ đầy đủ các nhóm phụ kiện Pico Technology đang phân phối tại Việt Nam.

Que đo quyết định gì trong một phép đo

Ba đại lượng của que đo đi thẳng vào kết quả trên màn hình:

• Băng thông. Băng thông của hệ thống bị giới hạn bởi thành phần thấp hơn giữa máy và que đo. Gắn que 100 MHz lên máy 500 MHz thì phép đo dừng ở khoảng 100 MHz — phần băng thông đã trả tiền không dùng tới.
• Tải ký sinh. Điện dung đầu que cộng vào mạch đang chạy. Trên mạch trở kháng cao hoặc cạnh xung nhanh, tải này làm chậm chính cạnh mà bạn đang cố đo.
• Tỉ lệ suy hao. Que 10:1 chia tín hiệu cho 10 trước khi vào máy: dải đo rộng hơn 10 lần, nhưng độ nhạy dọc cũng thô đi đúng 10 lần. Với tín hiệu vài chục millivolt, chuyển về 1:1 là lựa chọn đúng.

Ngoài ba đại lượng đó còn một câu hỏi mang tính an toàn: hai điểm cần đo có điểm nào ở điện thế đất không? Câu trả lời quyết định bạn dùng que thường hay bắt buộc phải dùng que vi sai — chi tiết ở phần dưới.

Bốn nhóm que đo và bài toán mỗi nhóm giải

Nhóm	Giải bài toán	Dải Pico	Khi nào chọn
Thụ động	Đo tín hiệu tham chiếu đất, mục đích chung	100–500 MHz; loại trở kháng thấp tới 1,5 GHz	Mặc định cho phần lớn phép đo hằng ngày
Tích cực	Đo nhanh mà gần như không lấy tải từ mạch	750 MHz – 2,5 GHz	Mạch trở kháng cao, cạnh xung dưới nano giây
Vi sai	Đo chênh áp giữa hai điểm bất kỳ, không cần đất	70–7000 V; hoặc 50–800 MHz cho bus vi sai	Mạch nổi, cao áp, bus USB/CAN/LVDS
Kẹp dòng	Xem dạng sóng dòng mà không cắt mạch	30 A – 3000 A	Dòng khởi động, kim phun, tủ điện ba pha

Que đo thụ động: chọn băng thông và chuẩn đầu

Nhóm que đo thụ động của Pico gồm 9 mã, phủ từ 100 MHz tới 500 MHz trên hai chuẩn thân que — 5 mm và 2,5/3,5 mm. Nguyên tắc chọn rất gọn: lấy băng thông que bằng hoặc cao hơn băng thông máy.

Mã	Băng thông	Tỉ lệ	Chuẩn thân
TA375	100 MHz	1:1 / 10:1 chuyển được	5 mm
TA386	200 MHz	1:1 / 10:1 chuyển được	5 mm
TA436 / TA479	300 MHz (P2036)	10:1	2,5 mm
TA437 / TA480	500 MHz (P2056)	10:1	2,5 mm

TA436 và TA437 bán gói 1 chiếc; TA479 và TA480 là cùng loại đóng gói 2 chiếc — chi tiết đáng nhớ khi mua đủ que cho máy 4 kênh. Hai mã TA375 và TA386 chuyển được giữa 1:1 và 10:1, nên là lựa chọn linh hoạt cho phòng thí nghiệm đo cả tín hiệu nhỏ lẫn tín hiệu lớn.

Khi tần số vượt qua vùng mà que thụ động thông thường còn tuyến tính, thân que bắt đầu hành xử như ăng-ten và làm méo chính tín hiệu cần đo. Đó là lúc chuyển sang que trở kháng thấp PicoConnect: TA061 (đầu SMA) và TA062 (đầu BNC) cho băng thông 1,5 GHz với tải ký sinh rất nhỏ, kèm bộ đầu mạ vàng TA315 để hàn thẳng vào điểm đo cố định trên bo mạch.

Que đo tích cực: khi không được phép làm nhiễu mạch

Que tích cực đặt bộ khuếch đại ngay tại đầu đo. Kết quả là trở kháng vào rất cao và điện dung cực thấp — mạch gần như không “cảm thấy” que đo. Pico có bốn mã trong nhóm này: PQ265 (A3076, 750 MHz), TA112 (TETRIS 1000, 1 GHz, 10:1), PQ254 (A3136, 1,3 GHz) và TA223 (TETRIS 2500, 2,5 GHz, 10:1). Mã cao nhất phủ dải rộng gấp 25 lần mã que thụ động 100 MHz.

Chọn que tích cực khi gặp một trong ba tình huống: mạch cảm biến hoặc analog nhạy không chịu nổi tải của que thụ động; tín hiệu có cạnh xung dưới nano giây cần giữ nguyên hình dạng; hoặc đo clock và bus nối tiếp ở vùng GHz.

Que đo vi sai: hai nhóm cho hai bài toán khác nhau

Đây là chỗ hay bị nhầm nhất. “Vi sai” ở Pico chia làm hai họ phục vụ hai mục đích không liên quan nhau.

Vi sai cao áp — 700 V đến 7000 V

Đo điện áp trên mạch không chung đất bằng que thường là con đường ngắn nhất tới ngắn mạch và hỏng máy. Nhóm que đo vi sai cao áp đo chênh áp giữa hai điểm bất kỳ, cách ly khỏi đất bảo vệ:

Mã	Băng thông	Điện áp	Tỉ lệ
TA041	25 MHz	700 V	10:1 / 100:1
TA057	25 MHz	1400 V	20:1 / 200:1
TA043	100 MHz	700 V	10:1 / 100:1
TA042	100 MHz	1400 V	100:1 / 1000:1
TA044	70 MHz	7000 V	100:1 / 1000:1

Từ TA041 tới TA044, khả năng chịu áp tăng 10 lần — đủ khoảng cách để thấy rằng chọn theo “que vi sai” chung chung là không đủ. Ứng dụng điển hình: DC bus và cực cổng IGBT/MOSFET đang chuyển mạch, chênh áp cell và pack pin xe điện, đo áp pha–pha của biến tần và UPS.

Vi sai tốc độ cao — 50 MHz đến 800 MHz

Các bus vi sai hiện đại như USB, Ethernet, LVDS và CAN chỉ đọc đúng khi đo chênh áp giữa hai đường tín hiệu, không phải so với đất. Ba mã phục vụ nhóm này là TA058 (50 MHz, 70 V, 10:1), TA488 (AD2201, 200 MHz) và TA489 (AD2801, 800 MHz). Điện áp làm việc thấp, nhưng tỉ số nén nhiễu chung cao mới là điều đáng giá: nó cho phép nhìn thấy tín hiệu vi sai nhỏ nằm trên nền nhiễu lớn.

Kẹp đo dòng điện: nhìn thấy dòng mà không cắt mạch

Kẹp đo dòng điện biến máy hiện sóng thành thiết bị quan sát dòng theo thời gian — chỉ cần kẹp quanh dây dẫn. Sáu mã của Pico phủ dải rộng gấp 100 lần từ đầu này sang đầu kia:

• TA189 — 30 A AC/DC độ chính xác cao, đầu BNC: soi từng đỉnh sóng dòng kim phun, van điện.
• TA018 — 60 A AC/DC, đầu BNC: dòng cơ cấu chấp hành, mạch điều khiển.
• TA138 — 200 A AC, đầu cắm 4 mm.
• TA167 — 200 A / 2000 A AC/DC hai thang, đầu BNC: dòng khởi động.
• TA325 / TA326 — kẹp mềm Rogowski AC 30/300/3000 A, bản ba pha và bản một pha, luồn được quanh busbar trong tủ điện chật.

Lưu ý phân biệt AC và AC/DC: TA138, TA325 và TA326 là kẹp AC. Với dòng một chiều — dòng đề, dòng rò khi đỗ, dòng sạc — phải chọn mã AC/DC.

Cây quyết định: bốn câu hỏi là ra que đo

1. Đo dòng hay đo áp? Đo dòng → kẹp dòng, chọn thang theo dòng lớn nhất dự kiến và kiểm tra AC hay AC/DC.
2. Có điểm nào ở điện thế đất không? Không → bắt buộc que vi sai. Chọn theo điện áp làm việc nếu là mạch công suất, theo băng thông nếu là bus tín hiệu.
3. Mạch có nhạy với tải không, cạnh xung nhanh cỡ nào? Nhạy hoặc dưới nano giây → que tích cực. Trên 1 GHz và có thể hàn cố định → PicoConnect trở kháng thấp.
4. Còn lại → que thụ động, lấy băng thông bằng hoặc cao hơn máy, kèm đúng chuẩn thân 5 mm hay 2,5 mm.

Phần digital: que logic và pod MSO

Máy MSO chỉ dùng được phần số khi có đúng cáp và kẹp logic. Nhóm này gồm cáp tín hiệu số 20 chân TA136, pod TA369 8 kênh dành riêng cho PicoScope 6000E cùng cáp giao tiếp TA365 và bộ phụ kiện thay thế PQ221, kẹp đo logic TA139 (bộ 12 chiếc) và kẹp SMD siêu nhỏ TA504/TA505 để bám chân IC nhỏ.

Những món giữ cho bộ đo luôn dùng được

Phần hao mòn nhanh nhất của một bộ đo không phải là máy mà là đầu que. Nhóm phụ kiện que đo (11 mã) có đầu tiếp xúc lò xo và đầu cứng cho cả hai chuẩn 2,5 mm (TA064, TA068) và 5 mm (TA384, TA385), adaptor về BNC (TA537 cho 5 mm, TA563 cho 3,5 mm), cùng bộ dây đánh dấu màu TA494 cho kênh A–D và TA495 cho kênh E–H.

Khi phải đo 4 hoặc 8 điểm cùng lúc, giá đỡ que đo trở thành thiết bị bắt buộc chứ không phải phụ kiện tiện nghi: PQ215 (không kèm que), PQ216 và PQ217 (kèm 4 que 300 MHz hoặc 500 MHz), PQ218 (bộ 4 giá) và PQ219 (bản 8 kênh cho 6000E). Giá đỡ giữ điểm tiếp xúc ổn định suốt phép đo dài — đây là cách loại bỏ nhiễu do que xê dịch, thứ rất khó truy khi đã lẫn vào dữ liệu.

Cuối cùng là vali và khay foam định hình (16 mã) cho từng bộ kit, kèm bộ cần treo PP985 và móc chữ S MI168 để giữ máy ngay trong khoang động cơ.

Cảm biến cho bộ ghi dữ liệu PicoLog

Nếu thiết bị là bộ ghi dữ liệu thay vì máy hiện sóng, “que đo” đổi thành cảm biến:

• PT100 (9 mã, SE011–SE041) cho PT-104: cấp chính xác A và 1/10 DIN, đủ kiểu thân nhúng, cắm sâu, đo không khí đáp ứng nhanh và loại bọc thép không gỉ chịu nhiệt cao.
• Cặp nhiệt điện loại K (14 mã) cho TC-08: dải đo rộng, chi phí thấp, chiều dài cáp từ 1 m tới 10 m.
• Cặp nhiệt điện loại T (13 mã): chọn cho dải nhiệt độ thấp và môi trường ẩm, có bản đầu thép không gỉ chống nước.
• Gia tốc kế (4 mã): PP697 một trục, PP877 ba trục kèm giao diện oscilloscope, nam châm gá TA096 và bộ điều hòa tín hiệu IEPE TA487.
• Bo đấu dây (4 mã): PP310 cho ADC-20/ADC-24, PP545 cho PicoLog 1000, PP624 cho TC-08 và PP660 cho PT-104 — chuyển đầu D-sub thành cọc bắt vít theo kênh.

Bộ phụ kiện chẩn đoán ô tô

Chẩn đoán ô tô có hệ phụ kiện riêng vì bài toán khác hẳn: phải tiếp cận điểm đo trên xe đang lắp mà không phá dây. Sáu nhóm chính gồm dây đo và cáp theo màu từng kênh với hai chuẩn BNC và PicoBNC+ (34 mã); kẹp cá sấu, đầu dò xuyên giắc và adaptor 4 mm (20 mã); breakout lead theo từng loại giắc cùng hộp kiểm tra mạng CAN PP619 (16 mã); kẹp dòng ô tô 20 A đến 2000 A trong đó dòng PicoBNC+ tự nhận diện để máy đặt thang đo (9 mã); phụ kiện đo đánh lửa gồm đầu dò COP và đầu bắt tín hiệu thứ cấp kiểu cảm ứng (6 mã); và bộ an toàn điện xe điện gồm bút thử 2 cực TA466, máy đo điện trở cách điện TA467 cùng bộ que vi sai 1400 V PQ345 (3 mã).

Với xe điện, thứ tự thao tác quan trọng hơn danh sách thiết bị: xác nhận hệ cao áp đã ngắt điện bằng bút thử trước, rồi mới tới các phép đo còn lại.

Giữ phép đo có giá trị theo thời gian

Que đo và kẹp dòng đều trôi thông số theo thời gian sử dụng — đầu tiếp xúc mòn, tỉ lệ suy hao lệch, lõi từ của kẹp dòng thay đổi đặc tính. Khi số đo cần dùng cho hồ sơ chất lượng hoặc nghiệm thu, hãy đưa cả máy lẫn phụ kiện vào chu kỳ hiệu chuẩn định kỳ thay vì chỉ hiệu chuẩn máy. Nếu bạn đang so sánh giữa nền tảng USB và máy để bàn truyền thống, bài so sánh PicoScope với Keysight InfiniiVision MSOX2014A phân tích khác biệt về cách hai kiểu máy xử lý bộ nhớ và hiển thị. Toàn bộ danh mục thiết bị và phụ kiện có tại trang Pico Technology của Techmaster.

Các model trong dòng

Tóm tắt cách chọn

Bắt đầu từ tín hiệu chứ không từ catalogue. Xác định đại lượng cần đo (áp hay dòng), kiểm tra mạch có tham chiếu đất hay không, ước lượng tần số và độ nhạy tải của mạch — bốn thông tin đó đã khoanh vùng đủ hẹp để chọn ra một nhóm que đo. Sau đó mới tới băng thông cụ thể và chuẩn đầu nối. Phần còn lại — đầu tiếp xúc dự phòng, giá đỡ, vali — không ảnh hưởng tới con số đo được, nhưng ảnh hưởng trực tiếp tới việc bộ đo còn dùng được sau sáu tháng hay không.

Biên soạn bởi Khanh Nguyen — Marketing Manager, Techmaster Electronics JSC.