主要介紹高壓差分探頭的主要指標,優缺點和相關技能。
高壓差分探頭
一種常見的差分探頭針對低壓信號。 這種類型的差分信號在高速數字電路中更為常見。 這種差分探頭的測量電壓的公共幅度為±8V,帶寬一般在1GHz以上; 另一類專門用于高壓測量。 測量電壓高達KV。 這種類型的差分信號在開關電源測量中更為常見。 這種類型的差分探頭稱為高壓差分探頭。 測量電壓通常為KV電平,帶寬在20MHz-100MHz范圍內。 共同。
差分探頭主要用于測量浮動系統。 在電力系統測試中,通常需要測量三相電源中火線和火線之間的相對電壓差,或火線和零(中心)線之間的相對電壓差。 許多用戶直接使用單端探頭在兩個點上測量電壓,導致探頭不時燒壞。 這是因為大多數示波器的“信號公共線”端子都連接到保護性接地系統,通常稱為“接地”。 其結果是,施加到示波器并由示波器提供的所有信號都有一個公共連接點。 通常的連接點是示波器機架,方法是使用交流電源設備電源線中的第三根接地線將探頭接地線連接到測試點。 如果此時使用單端探頭進行測量,則單端探頭的接地線將直接連接到電源線,并且結果必須是短路。 在這種情況下,我們需要差分探頭進行浮動測量。
差分探頭的三個重要指標:
帶寬(通用):所有探針都具有帶寬。 探頭的帶寬意味著探頭的響應導致輸出幅度下降到70.7%
(-3 dB)頻率。選擇示波器和示波器探頭時,重要的是要意識到帶寬會以多種方式影響測量精度。 在振幅測量中,隨著正弦波的頻率接近帶寬極限,正弦波的振幅變得越來越衰減。 在帶寬極限處,正弦波的幅度將被測量為實際幅度的70.7%。 因此,為了獲得更高的幅度測量精度,必須選擇帶寬要比要測量的高頻率波形高幾倍的示波器和探頭。 測量波形的上升時間和下降時間也是如此。 波形過渡邊緣(例如脈沖和方波邊緣)由高頻分量組成。 帶寬限制會衰減這些高頻分量,導致顯示的轉換速度比實際的轉換速度慢。 為了準確地測量上升時間和下降時間,所使用的測量系統必須具有足夠的帶寬,以維持構成波形上升時間和下降時間的高頻分量。 在常見的情況下,使用測量系統的上升時間時,系統的上升時間通常應比要測量的上升時間快4-5倍。 在開關電源領域,通常50MHz的帶寬基本上是足夠的。
CMRR(共模抑制比):共模抑制比(CMRR)是指差分探頭抑制差分測量中兩個測試點的共模信號的能力。 這是差分探頭的關鍵指標,其公式為:CMRR = | Ad / Ac |。 其中:Ad =差分信號的電壓增益。 Ac =共模信號的電壓增益。 在理想情況下,Ad應該很大,而Ac應該等于0,所以CMRR是無限的。 實際上,10,000:1的CMRR被認為是非常好的。 這意味著將抑制5 V共模輸入信號,使其在輸出端顯示為0.5 mV。 由于CMRR隨頻率增加而減小,因此指定CMRR的頻率與CMRR值一樣重要。 在測量全橋或半橋電路的上管驅動波時,CMRR特別重要。 這也是高壓差分探頭測量此類信號的難點。 如圖1所示,上管GS的驅動電壓很小,但是共模電壓很高。 在測量變化點的波形時,差分探頭的CMRR要求較高。 后面將有示例進行演示和分析。
失真:失真是輸入信號的預期響應或理想響應的任何幅度偏差。 實際上,畸變通常在快速的波形躍遷之間立即發生,這表現為所謂的“阻尼振蕩”。 差分探頭的兩條差分輸入線很長,通常約為50cm。 如果差分探頭的設計不好,則測量的信號容易失真。 市場上不同制造商的差分探頭測得的結果可能有所不同,有些則大不相同。 該指標是原因之一。
當然,差分探頭還具有諸如輸入阻抗,輸入電容,精度,衰減系數等指標。市場上各個制造商之間的差異不大,通常不會有問題。