高壓差分探頭與普通探頭的測(cè)試方法的區(qū)別

　　電源工程師使用高壓差分探頭進(jìn)行測(cè)量是很常見的，但是與普通探頭相比，差分探頭的使用包含了很多細(xì)節(jié)。

　　以下PEBTEK對(duì)高壓測(cè)試方法和高壓探頭參數(shù)的含義進(jìn)行了梳理:

　　第一，測(cè)量高壓電源的方法

　　浮地測(cè)量方法：這是一種既不安全又不準(zhǔn)確的方法，因?yàn)楦〉睾笫静ㄆ骱痛蟮氐募纳娙輹?huì)使信號(hào)產(chǎn)生鈴聲，從而導(dǎo)致信號(hào)失真。

　　圖1 浮地測(cè)量

　　AB偽差分法：使用兩個(gè)普通無源探頭分別測(cè)量兩端的電壓，之后兩者相減得到兩點(diǎn)的信號(hào)差。這種方法安全但是不準(zhǔn)確，因?yàn)檫@種方法的共模抑制比會(huì)很差，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。

　　圖2 AB偽差分法

　　高壓差分探頭測(cè)量法：這是一種既安全又準(zhǔn)確的方法。

　　當(dāng)測(cè)量高壓信號(hào)時(shí)，高壓差分探頭具有一定的隔離作用，可直接測(cè)量高壓信號(hào)，如測(cè)量電網(wǎng)的輸入，無需隔離被測(cè)電路或示波器，如下圖3所示，若換成普通無源探頭是十分危險(xiǎn)的。

　　當(dāng)測(cè)量差分信號(hào)時(shí)，建議使用高壓差分探頭，因?yàn)椴罘中盘?hào)是不共地的，比如CAN信號(hào)，而若使用兩個(gè)普通的探頭會(huì)發(fā)生短路現(xiàn)象。

　　圖3 高壓差分探頭測(cè)量法

　　高壓差分探頭介紹

　　以ZP1050D高壓差分探頭為例，其主要的配件包括高壓差分探頭主體、電源適配器、紅黑鱷魚夾、紅黑探鉤。

　　圖4 高壓差分探頭及其配件

　　二、高壓差分探頭使用注意事項(xiàng)

　　使用ZDS2024 Plus示波器與ZP1000D系列高壓差分探頭測(cè)量220V(峰峰值為620V左右)電源模塊電壓，以下為主要的注意事項(xiàng)：

　　測(cè)量前要了解所測(cè)的電源的電壓峰值有多大，是否超過探頭的最大量程范圍，如圖5所示。

　　圖5 高壓差分探頭標(biāo)識(shí)

　　ZP1050D/ZP1080D的帶寬為50M/80M，單端對(duì)地輸入阻抗為4MΩ，輸入電容為7Pf。

　　測(cè)量前檢查探頭檔位是否選擇正確，若電壓峰值范圍在130V以下可使用1/50檔，若電壓峰值范圍在130V以上建議使用1/500檔，相應(yīng)的示波器上也要改為對(duì)應(yīng)的探頭比率，50X/500X。

　　圖6 示波器探頭檔位切換

　　在示波器中調(diào)節(jié)時(shí)，盡量設(shè)置合適的示波器垂直靈敏度，使波形盡量占據(jù)屏幕6格左右，但是不要超出屏幕范圍。因?yàn)椴ㄐ未怪睓n位越小，ADC的測(cè)量精度越高，測(cè)量越準(zhǔn)確，如圖7所示。

　　圖7 電源信號(hào)垂直檔位調(diào)節(jié)

　　測(cè)量時(shí)盡量使用輸入線雙絞的方式進(jìn)行測(cè)量，如下圖8所示。使用雙絞方式可以減少環(huán)路面積，降低空間磁場(chǎng)的拾取，從而減少噪聲的干擾，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。特別是在電磁輻射比較強(qiáng)的環(huán)境下，使用雙絞線可以有效的減少噪聲的干擾。

　　圖8 使用雙絞與不使用雙絞測(cè)量對(duì)比

　　盡量不要使用延長線。延長線使輸入電容增大，產(chǎn)生信號(hào)反射，會(huì)降低探頭帶寬，使無法測(cè)量高頻信號(hào)。在測(cè)量頻率超過10MHz時(shí)不建議使用延長線，如果必須額外加長輸入線，要保證兩根延長線要延長相同的長度且測(cè)量輸入的信號(hào)頻率不得超過10MHz。

　　圖9 使用延長線與不使用延長線測(cè)量對(duì)比

　　從圖中可以看出輸入線延長對(duì)電壓的幅值產(chǎn)生了一定的影響，使用延長線時(shí)，建議要對(duì)兩輸入線進(jìn)行雙絞，這樣可以避免更多的干擾，測(cè)量更精確。

　　三、高壓差分探頭指標(biāo)

　　1、帶寬：所有的探頭都有帶寬，探頭的帶寬是指探頭響應(yīng)導(dǎo)致輸出幅度下降到70.7%(-3dB)的頻率，一般的帶寬在50MHz左右,我司的有源差分探頭帶寬可延伸至200MHZ,PT-5200型號(hào)。

　　2、共模抑制比(CMRR)：共模抑制比是指差分探頭在差分測(cè)量中抑制兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)共模信號(hào)的能力，共模信號(hào)通俗的說就是干擾信號(hào)，所以探頭差分放大電路抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)，放大器的性能越好，探頭性能就越強(qiáng)，其公式為： CMRR=|Ad/Ac|

　　其中Ad為差分信號(hào)的電壓增益，Ac為共模信號(hào)的電壓增益。Ad的值越大證明差分信號(hào)增益越大，對(duì)信號(hào)越有利。

　　普科科技prbtek總結(jié)如下：差分探頭是目前開關(guān)電源中常用的工具之一，滿足浮地測(cè)量要求和隔離的需要;測(cè)量大信號(hào)時(shí)，只要探頭的畸變能力做的好，一般不會(huì)存在問題;測(cè)量小信號(hào)時(shí)，選用CMRR能力做得好的廠家，使用正確的測(cè)量方法，如果您在使用過程中有什么問題，歡迎咨詢普科科技www.zj5u.com